全球最火的仿生眼們,貴到95萬塊一隻,能看見什麼?

2022年02月21日06:02

  本文來自愛範兒

  仿生人會夢見電子羊嗎?

  沒有人知道。但現在,‘仿生羊’可能會看見‘電子人’。

  澳州的科學家們花了 3 個月,通過手術給一小群綿羊的視網膜後植入了仿生眼,這群羊從此有了超出它們所能見的‘異常敏銳的視力’。

▲圖片來自:Getty Images/futurism
▲圖片來自:Getty Images/futurism

  新研究發表在了《生物材料》上,重要的是,這些仿生眼沒引起任何不良反應,這也就表示它可以長期植入,安全且穩定。

  所以,雪梨大學和和新南威爾士大學的團隊很快提交了文件,準備正式開始人體試驗。

  它可不是動作電影反派戴的那個玻璃眼珠子,它真的能讓失明的人眼前重現光明。

  睜開仿生眼,看見新世界

  這款即將進入人體的仿生眼,名為 Phoenix 99。

  首先,看看它是如何工作的。

  Phoenix 99 主要由兩個部分組成:刺激器和通信模塊。

  刺激器將植入到眼睛視網膜上,通信模塊插在耳後皮膚下面,人們在戴上一副裝有微型鏡頭的眼鏡,設備就齊全了。

  它們以無線方式連接,微型鏡頭捕捉到畫面,然後以電信號的形式傳輸到通信模塊上,通信模塊將信號解碼為電脈衝模式,再傳到植入視網膜上的刺激模塊,最後沿視神經傳遞給大腦。

  這樣,視障人士就看到了畫面。

  原本,正常視力下,畫面是可以直接傳入視網膜,光線會轉化為電信號,再通過神經元發送到大腦。

  但一些視網膜疾病患者的神經節細胞被破壞,導致中途無法傳送,就產生了視覺障礙。

  Phoenix 99 創新之處,就是繞過了這些受損細胞,直接刺激底層仍有功能的視網膜神經節細胞,欺騙大腦感覺到了光線。

  在綿羊身上的研究也發現,這種設備對身體影響非常小。

  雪梨大學生物醫學工程師 Samuel Eggenberger 說道:

設備周圍的組織沒有出現意外反應,所以我們預計它可以在人身上保持多年。

  目前,它主要對因退行性失明(如色素性視網膜炎)的患者起作用,也就是視網膜損壞了,但視神經仍能工作,這種疾病也堪稱眼科界的‘世界性難題’之一。

  最終視障人士看到的畫面,可能和人們想像的正常視力有很大不同,而是一種初級的視覺形式,能夠感知光、影,還有形狀。

  但如果普及,這已經是很大的進步。

  雖然類似的視網膜電刺激概念,在世界各地都有人進行過測試,但結果都不太穩定,在 Samuel Eggenberger 看來,需要一步步來。

  這個仿生眼能提供視障人士周圍環境的簡單信息,比如檢測障礙物,然後就能幫他們進行導航、定位,甚至閱讀大字等等。

  在 Phoenix 99 前頭,其實已經有很多科技公司盯上了仿生眼。

  未來幾年內,它們很可能將在我們身邊的視障朋友生活中司空見慣。

▲ 圖片來自:Bionic Vision Technologies
▲ 圖片來自:Bionic Vision Technologies

  那些全球最酷的仿生眼們

我們把一根細導線放置在靠近視網膜的地方,通入一點點的電流,病人看到了一個亮點。

接著,當我們放入兩根電線的時候,病人看到了兩個亮點。

  Greenberg 說道,他是知名眼球科技公司 Second Sight 的首席執行官。

  儘管 Phoenix 99 還沒商用,但 Second Sight 的仿生眼早在 2011 年,就安裝到了患者身上,2013 年,它們的產品 Argus II 面世,這也是 FDA 批準的世界首個用於重度視網膜變性而失明的視覺恢復系統。

  現在,全球已經有 350 多人安裝了 Argus II。

  它和 Phoenix 99 工作原理相同,也是一種視網膜植入物和體外穿戴設備結合而成,成像效果比較模糊且限於黑白。

  不過它對於視障者的意義,或許比它的技術更重大。

  使用者 Ross Doerr 回憶道,他永遠都忘不了在一個假期看到了聖誕樹上閃閃發光的燈;68 歲的老人戴上設備後,第一次看見自己的妻子,激動地哭了出來;還有人在短短幾年內,可以戴上 Argus II 出行、滑雪、射箭……

  全球不少科技公司都在研究仿生眼系統,因為視障問題其實有各種各樣的原因,不同公司都在致力尋找自己的方向。

  澳州公司 Monash Vision Group 就解決了視神經損害的問題。

  許多臨床上失明的人都患有視神經受損,Monash Vision Group 製造了一種革命性的皮質視覺設備 Gennaris,整體為一個定製的頭部裝置,帶有鏡頭、無線發射器、視覺處理器及其軟件,還有一組植入大腦的 9×9mm 芯片。

  前年,Gennaris 已經在墨爾本進行人體臨床試驗了,這項技術還有望為當下無法治癒的神經系統疾病,如肢體麻痹等,提供新的治癒機會。

  黃斑病變(AMD),也是困擾很多老年人的一種眼疾。

  當黃斑慢慢侵蝕人眼,患者視覺就會變模糊,或眼前出現甩不掉的黑點,AR 隱形眼鏡公司 Innovega 曾通過其人工晶體 iOptik 來治療這個問題。不過另一家名為 Pixium Vision 的法國公司更落地。

  早在 2018 年,它們的小型無線光伏視網膜下植入物 PRIMA 就被 FDA 批準開始臨床研究。

  這是一種由無線視網膜下植入物和增強現實眼鏡組合而成的‘仿生眼’。

  而且,它比 Argus II 更小、更簡單、更便宜,還無需動腦部手術。

  2019 年,法國 5 名患有晚期乾性 AMD 的患者植入 PRIMA 的 12 個月數據表明,所有人的視網膜中央都成功引發了光感。

  12 個月後,大多數患者可以識別字母,還有一定的字母序列,且沒有與設備相關的不良反應,現在,他們正在歐洲和美國進行可行性試驗。

  PRIMA 為那些失去視力的老年人們,創造了一個仿生視覺的世界。

  不過,相信大多數人想像或期待的仿生眼,是像《黑鏡》里那樣真正的眼球。

▲《黑鏡》第一季第三集《The Entire History of You》,主角戴的隱形眼鏡就像腦機接口,能夠記錄、存儲和回放佩戴者的所見所聞
▲《黑鏡》第一季第三集《The Entire History of You》,主角戴的隱形眼鏡就像腦機接口,能夠記錄、存儲和回放佩戴者的所見所聞

  它沒有外部設備附加,不用戴厚厚的眼鏡框,看起來和真實人眼無異,還有很多酷炫的功能。

  2020 年,《自然》雜誌就公佈了一項令人驚豔的的成果——

  香港和美國研究人員製造了一個名為 EC-EYE 的特殊設備,它被譽為世界上第一個 3D 人工眼球。

  這次,它看起來更像是真正的仿生眼了——各種微型傳感器能創建圖像,傳感器形成一個類似人類眼球的、直徑超 2㎝ 的半球形,能檢測無數個感光細胞,仿生眼內腔還充滿了離子液體,液態金屬製成的細而柔軟的電線就像神經纖維一樣……

  它將比真正的人眼視力更清晰,納米傳感器的密度可以提高到真實人眼中感光器密度的 10 倍以上。

  研究人員表示,當它的生物相容性、穩定性、性能方面進一步改善後,5 年內就會變得實用。

  這些強大的性能,不止用於視障人士,還可以用到類人機器人領域,解決人所不能及的工作。

  當下前沿的仿生眼技術,聽起來都很美好,但現實落地,其實或多或少有著各類問題:技術限制、交互安全性、價格成本高昂、使用壽命有限……

  這也是為什麼仿生眼似乎看起來很多,但實際上真正用上的人,其實相當少。

  等一個仿生眼普及的未來

  當 Barbara camperll 在人流高峰期走過紐約市地鐵站時,她的世界突然全黑了。

  她是一名視障人士,30 多歲因為遺傳疾病完全失明,使用 Argus II 仿生眼設備 4 年了,仿生眼讓她重新看見了光影,她卻沒想到仿生眼會突然失靈。

我正要下樓,突然聽到嗶、嗶、嗶的聲音,然後眼前的明暗斑塊全都消失了。

▲圖片來自:比阿特麗斯·德赫亞/紐約時報/REDUX
▲圖片來自:比阿特麗斯·德赫亞/紐約時報/REDUX

  不止她一人經曆了這個問題,但面對設備的故障,這些視障人士毫無辦法。

  只要一個小地方出現一個小問題,它們的世界就像在漫漫黑夜中一秒間被人關了燈。

  這是因為,Argus II 背後的 Second Sight 公司不再提供設備的升級,2020 年已經幾近倒閉,雖然它們後來表示自己在研製一種名為 Orion 的新產品,表示能治療幾乎所有形式的嚴重失明,且已在早期臨床階段。

▲ Orion 植入物的早期可行性研究
▲ Orion 植入物的早期可行性研究

  但就在近日,Second Sight 和一家名為 Nano Precision Medica 的早期生物製藥公司合併了,表示後續將專注開發新型藥物輸送的植入物。

  經曆了技術創新、監管成功、醫療和金融挫折、高管離職,這家公司瀕臨奔潰,視覺設備的未來已變得無比模糊。

  對於用戶來說,他們面臨的,是眼中失效的設備帶來各類併發症、干擾腦活動,以及移除它的風險、痛苦,還有高昂的費用。

  要知道,買 Argus II 就得花 15 萬美元(約合人民幣 95 萬美元),不是每個普通家庭都能夠負擔得起,這還不包括手術和後期保養費用。

▲ 圖片來自:RINGO CHIU/ZUMA PRESS/ALAMY
▲ 圖片來自:RINGO CHIU/ZUMA PRESS/ALAMY

  價格太高昂,也是其它仿生眼設備的問題。

  更何況目前的仿生眼,還沒能真正還原健康人眼所能擁有的視力,簡單來說,也就是性價比不高。

  當然在發展前期,更重要的是技術本身。

  比如仿生眼還要經曆還原真實色彩、提高解像度看清遠距離(目前仿生眼都可以說是‘近視眼’)等等問題。

  臨床研究、安全測試,還有圍繞技術倫理的依賴性、自主權、用戶尊嚴和問責製,都需要一段時間來發展。

▲Ross Doerr 無法通過 MRI 檢查腦腫瘤,因為他的醫生無法從 Second Sight 獲得有關他的植入物的信息。圖片來自:spectrum.ieee/鮑勃·奧康納
▲Ross Doerr 無法通過 MRI 檢查腦腫瘤,因為他的醫生無法從 Second Sight 獲得有關他的植入物的信息。圖片來自:spectrum.ieee/鮑勃·奧康納

  但不要悲觀,BBC 採訪的倫敦驗光師 Bhavin Shah 拿相機舉例道,1975 年發明的數碼相機,也是經過了幾十年才得到廣泛使用。

  當技術達到一定程度,視力還原和健康人眼相當甚至更強,相信也就是仿生眼皮普及的時候了。

  現在,仿生眼依然朝著好的方向發展。

  視覺新技術層出不窮,每年都可以看到飛速的進步,BBC 發佈的一份 2021 年市場研究報告顯示,到 2028 年,該行業的價值將達到 4.26 億美元。

▲ 圖片來自:Usc.edu/邁克·麥奎德
▲ 圖片來自:Usc.edu/邁克·麥奎德

  就連 Meta,都在申請機械仿生眼的專利了,他們稱未來要把仿生眼放在仿生人的身體里,讓每個普通人將也能接觸仿生眼,在元宇宙中體驗增強和虛擬的視覺世界。

  據世界衛生組織的數據,全世界至少有 22 億人受到某種形式的視力障礙,從輕度視力受損,到完全失明。

  我國就有 1700 多萬視障者,也就是說,每 100 個人里,就有一個視障者。

  視障者 Pontz 經常對妻子說:

我不知道,什麼時候以何種方式才能再看到你,但你要相信,總有一天,我們能夠再見。

  相信並等待,無障礙的路上,走的人多了,路也就亮了。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽