假肢都已經(jīng)產(chǎn)生了觸覺，對(duì)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(duì)面的仿生眼怎么樣了？

小的時(shí)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(gè)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(duì)人的肢體補(bǔ)充完整，使其看起來像一個(gè)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(gè)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(hào)的轉(zhuǎn)化讓大腦神經(jīng)感知到這個(gè)世界。相對(duì)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(duì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)是視網(wǎng)膜植入物，通過手術(shù)將一個(gè)視網(wǎng)膜假體植入于眼球上，包括信號(hào)接收器、電子接收盒和電極陣列；另一個(gè)則是體外的穿戴設(shè)備，包括一副眼鏡、一個(gè)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(hào)處理，發(fā)送給內(nèi)置的信號(hào)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(hào)。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(gè)實(shí)驗(yàn)中取得了不錯(cuò)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(dòng)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(gè)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(huì)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(gè)視頻處理器，對(duì)盲人而言要時(shí)刻戴在鼻梁上會(huì)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(gè)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(hào)傳遞給視覺神經(jīng)，對(duì)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(gè)小時(shí)的手術(shù)，為一名女子移植了一個(gè)人造仿生眼球。該仿生眼球由一個(gè)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(gè)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(duì)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(huì)形成對(duì)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(gè)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(gè)最大問題就是，其要內(nèi)嵌到眼窩中，這就對(duì)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(huì)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(gè)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(duì)大腦進(jìn)行訓(xùn)練，才能逐漸理解眼前的事物。雖然對(duì)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?bào)紙、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(gè)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(gè)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(gè)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(jià)格卻是居高不下，2013年Argus II開售的時(shí)候，價(jià)格超過了15萬美元，而且這還僅僅是設(shè)備價(jià)格，不包括手術(shù)、后期康復(fù)等費(fèi)用。這樣的高昂價(jià)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(jià)格降到一個(gè)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(huì)被逐個(gè)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(huì)是黑暗。

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