假肢都已經(jīng)產(chǎn)生了觸覺，對面的仿生眼怎么樣了？

原標(biāo)題：假肢都已經(jīng)產(chǎn)生了觸覺，對面的仿生眼怎么樣了？

小的時候?qū)Ψ律鄢錆M了陰影，這陰影來自電影《力王》中副監(jiān)獄長單眼蛇。肥頭大耳、面目猙獰，再加上一只假眼，看著就不寒而栗。

多年之后終于知道，單眼蛇的那只假眼就是一個玻璃球，除了裝飾之外沒有任何作用，甚至都稱不上是仿生眼。而不僅僅是假眼，在科技尚不發(fā)達(dá)的過去，多數(shù)假體的作用僅僅在于對人的肢體補(bǔ)充完整，使其看起來像一個常人。

今天，人們已經(jīng)不滿足于義肢、義眼的補(bǔ)缺作用，而想要將其變得更加貼近真實(shí)的人體。比如在義肢在接入了神經(jīng)之后，可以擁有感覺，從而更加方便殘疾人的生活。這無疑是一個巨大的進(jìn)步，它意味著義肢、假體之類可能正真正成為人的身體的一部分。

而在諸多假體當(dāng)中，關(guān)于仿生眼的研究也較為熱門。與一般的假體不同，仿生眼要涉及非常復(fù)雜的視網(wǎng)膜神經(jīng)系統(tǒng)，它不僅僅是要提供一種感覺，還要通過各種信號的轉(zhuǎn)化讓大腦神經(jīng)感知到這個世界。相對肢體殘疾而言，失明是更難以忍受的事情，因此盡管研究艱難，科學(xué)家們卻并沒有放棄對仿生眼的研究。

內(nèi)外結(jié)合：仿生眼初步探索

既然是仿生眼，那就與裝飾不同，其根本目的是讓盲人能夠恢復(fù)光明。

人之所以能夠看到東西，是視網(wǎng)膜把集中在其上的光線轉(zhuǎn)換成電波，然后視覺神經(jīng)將這些電波發(fā)送到大腦。大腦經(jīng)過解析，就轉(zhuǎn)為了我們所看到的影像。一般來說，人們失明是由于視網(wǎng)膜遭到破壞，但視覺神經(jīng)仍然健全。這也就為仿生眼的研究提供了可能。

比較普遍的仿生眼研究的原理是，將一個攝像頭安裝在眼鏡上，然后通過電極將攝像頭與視覺神經(jīng)相連，直接可以將攝像頭所捕捉到的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為電波輸送到大腦；或者制造一個電子視網(wǎng)膜假體來替代視網(wǎng)膜的作用，盲人也就可以恢復(fù)部分視覺。

在這個方面研究比較早的是美國仿生眼制造商第二視覺公司。其在2013年就開發(fā)了名為“Argus II”仿生眼。該仿生眼是美國FDA批準(zhǔn)的世界上第一個用于重度視網(wǎng)膜變性而失明的視覺恢復(fù)系統(tǒng)，其主要有兩部分的設(shè)備組成。

一個是視網(wǎng)膜植入物，通過手術(shù)將一個視網(wǎng)膜假體植入于眼球上，包括信號接收器、電子接收盒和電極陣列；另一個則是體外的穿戴設(shè)備，包括一副眼鏡、一個攝像頭和視頻處理器。視頻處理器將攝像頭捕捉到的視頻圖像進(jìn)行信號處理，發(fā)送給內(nèi)置的信號接收器，然后由電極陣列模擬視網(wǎng)膜神經(jīng)，傳遞給大腦信號。這樣盲人就可以看到圖像。

“Argus II”仿生眼帶來的效果是震撼的，它在英國、美國和日本的多個實(shí)驗(yàn)中取得了不錯的口碑，有年過六十的人第一次見到自己的妻子。雖然其視覺成像仍然比較模糊且限于黑白，但其本身所蘊(yùn)含的意義遠(yuǎn)大于技術(shù)本身。

利用外置設(shè)備和內(nèi)置視網(wǎng)膜假體結(jié)合的仿生眼研究有很多，比如德國Retina Implant公司研制的電池動力仿生眼、澳大利亞莫納什大學(xué)研發(fā)的直接在大腦視覺處理區(qū)域植入可以產(chǎn)生500個發(fā)光點(diǎn)的小塊等。

但問題在于，這種內(nèi)外置設(shè)備結(jié)合的問題顯然會產(chǎn)生很多麻煩，比如Argus II的外部設(shè)備包括一副眼鏡、攝像頭和一個視頻處理器，對盲人而言要時刻戴在鼻梁上會很沉重，而且睡覺醒來尋找也比較麻煩。

為什么不能像人一樣，直接作用于眼球呢？

與眼鏡相比，仿生眼球或許才更“仿生”

最理想的情況，自然是制造一個放生眼球，往眼眶里一裝，人的視力就恢復(fù)如初。只不過相較于利用外部設(shè)備轉(zhuǎn)換信號傳遞給視覺神經(jīng)，對眼球感光的模仿自然難度更高。

但并非沒有嘗試者。2015年美國科羅拉多州一家醫(yī)院為通過5個小時的手術(shù)，為一名女子移植了一個人造仿生眼球。該仿生眼球由一個內(nèi)置的芯片和微型攝像頭組成，攝像頭將采集的圖像傳送給芯片，然后再由芯片刺激神經(jīng)把圖像信息傳送給大腦。把采集和處理元件全都集中在仿生眼球上，一定程度上就減少了眼鏡、攝像頭、視頻處理器等諸多設(shè)備帶來的麻煩。

但從實(shí)際效果上來講，這個仿生眼球能產(chǎn)生的圖像信息非常有限：模糊、僅限于黑白。重要的是，它實(shí)在是太丑了。實(shí)用性太弱，又缺乏重要的技術(shù)突破，導(dǎo)致其雖然誕生接近三年并且有過手術(shù)實(shí)例，但仍然不是Argus II等仿生眼的對手。

但最近明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員在仿生眼球上取得的新突破或許會形成對外置仿生眼的有力抗衡。研究人員第一次實(shí)現(xiàn)了利用3D打印的方式在半球的表面打印一系列光感受器。其首先用銀粒子在半球玻璃體內(nèi)打印了一個底座，然后利用半導(dǎo)體聚合材料在底座上打印出了能將光轉(zhuǎn)換為電的光電二極管。經(jīng)過測試，這些電極管可以光轉(zhuǎn)電的效率可以達(dá)到25%。

理論上來說，光轉(zhuǎn)電的效率越高，仿生眼的成像效果就越好；如果效率提不上去的話，布置更多的電極管也可以達(dá)到高度成像的效果。

該技術(shù)至少在兩方面有非常積極的應(yīng)用意義。第一，它令仿生眼球的直接光電二極管布置成為可能，節(jié)省了微制造設(shè)備制造然后安裝的工序；第二，在體積可以不斷縮小的情況下，可以在眼球上打印足夠數(shù)量的光電二極管，從而呈現(xiàn)出更加貼近實(shí)際圖像的效果。

而仿生眼球面臨的一個最大問題就是，其要內(nèi)嵌到眼窩中，這就對制造玻璃體的材料提出了很高的要求。如果是用一般的玻璃材料，很大可能會引起患者的不適，甚至引起一些過敏反應(yīng)。也正由于此，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員也致力于尋找柔軟的半球狀材料，以實(shí)現(xiàn)眼球植入的最終應(yīng)用。

雖然從技術(shù)上來講，仿生眼球還不如仿生眼鏡那樣成熟，但從未來著眼，仿生眼球是更適合人類需求的產(chǎn)品。它可以消除盲人與正常人之間的差異，甚至幫助其擁有超乎常人的驚人視力，自然也必將擁有廣大的消費(fèi)市場。

仿生眼的短板：色彩、距離、成本

雖然現(xiàn)在已經(jīng)有很多人利用仿生眼獲得了光明，而且關(guān)于仿生眼的技術(shù)也是在不斷迭代，但其距離理想中的效果還是比較遠(yuǎn)的。要想成為更加實(shí)用的產(chǎn)品，仿生眼還必須要克服以下幾個短板。

1. 色彩問題。以Argus II為例。作為第一款在全球范圍內(nèi)銷售的產(chǎn)品，其雖然幫助患者重新看見，但多數(shù)人表示僅僅能以黑白來區(qū)分事物，僅僅有少部分人表示其可以看到事物的真實(shí)顏色。也就是說，患者們看到的事物與正常人看到的是不一樣的，他們需要不斷地對大腦進(jìn)行訓(xùn)練，才能逐漸理解眼前的事物。雖然對患者來說，重見光明已經(jīng)是巨大的驚喜，但更好的視覺也應(yīng)該是不變的追求。

2. 距離問題。目前而言，仿生眼可以說是是“近視眼”?；颊呖梢钥磮蠹?、做閱讀，但舉目遠(yuǎn)望，可能就只是一片馬賽克了。比如澳大利亞的解決方案是植入500個發(fā)光點(diǎn)，而人的眼睛里這樣的發(fā)光點(diǎn)大概有一百萬個左右。所以，患者可能只能看清20厘米左右的東西，再遠(yuǎn)就不行了。簡單來說，如何提高仿生眼的“分辨率”，是讓患者看得遠(yuǎn)的基本問題。而據(jù)測算，人眼的分辨率高達(dá)5.76億，要想達(dá)到這個水平，仿生眼研制可謂“道阻且長”。

3. 成本問題。需要明確的是，全世界的盲人群體人數(shù)超過3600萬，還有超過2億人存在重度或重度視力受損的情況。但仿生眼的價格卻是居高不下，2013年Argus II開售的時候，價格超過了15萬美元，而且這還僅僅是設(shè)備價格，不包括手術(shù)、后期康復(fù)等費(fèi)用。這樣的高昂價格，恐怕不是一般人能消費(fèi)得起的。如果可以通過成本控制、醫(yī)保等手段將仿生眼的市場價格降到一個普通患者可以接受的水平，于患者而言是福利，于企業(yè)而言也將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

其實(shí)以現(xiàn)在的應(yīng)用效果來看，仿生眼之路也才剛剛開始。我們相信隨著技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于仿生眼的各種技術(shù)難點(diǎn)也會被逐個擊破。光明的世界終將屬于所有人，伴隨睜開眼睛而來的再也不會是黑暗。

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