過去,眼睛失明的人僅能透過器官移植手術(shù)才有機(jī)會重見光明。不過,最新研究開發(fā)出一款可植入大腦的微型芯片,讓來自外界的圖像和聲音可繞過眼睛和耳朵,直接傳達(dá)到大腦,幫助病人恢復(fù)視覺和聽覺。
可將視覺資訊轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼,直接傳到大腦中
該芯片由美國萊斯大學(xué)研究人員發(fā)明,是一款可置于大腦中的扁平顯微鏡「FlatScope」,重量僅0.2公克、大小為傳統(tǒng)顯微鏡的1/5000。
FlatScope能夠監(jiān)測和刺激神經(jīng)元,例如,需要讓大腦接收到特定圖像時,便刺激相對應(yīng)的神經(jīng)元。意即,F(xiàn)latScope可以將視覺資訊轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼的包裹,直接傳到大腦中,讓大腦接收到外界圖像,但過程卻完全不用經(jīng)過眼睛。
相較舊技術(shù),能感測和刺激更多神經(jīng)元、2D變3D、范圍更深
另一方面,過去科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出讓活化神經(jīng)元發(fā)光、以便讓科學(xué)家觀察大腦活動的技術(shù),同樣的,F(xiàn)latScope也能在大腦表層監(jiān)測不同神經(jīng)元對圖像的反應(yīng)。
雖然像這樣用探針讀取神經(jīng)訊號的技術(shù),過去已經(jīng)被用于治療帕金森氏癥和癲癇,但研究人員指出,目前最先進(jìn)的探針也僅有16個電極,大大限制了人類對大腦活動的研究。相較下,F(xiàn)latScope一次可以監(jiān)測和刺激成千上萬個大腦皮層的神經(jīng)元,觀察規(guī)模比以往大上許多。
除了較過去技術(shù)能監(jiān)測到更多神經(jīng)元,F(xiàn)latScope還可以更深入大腦中,研究我們?nèi)绾翁幚砀泄?,甚至進(jìn)而控制感官輸入。此外,F(xiàn)latScope觀察到的神經(jīng)元也較過去從平面進(jìn)步為立體。
「我們打造的顯微鏡可以捕捉到三維圖像,因此,我們不只可以看見表面,也能看到一定的深度?!寡芯咳藛T解釋。「現(xiàn)在我們還不知道極限在哪,但我們希望可以看到組織下500微米深?!?/p>
研究人員指出,這樣的觀察規(guī)模,讓他們得以接觸到皮層的密集層,而這里是大多數(shù)大腦計(jì)算過程發(fā)生的地方,由許多神經(jīng)元連接組成。
預(yù)計(jì)4年內(nèi)進(jìn)行人體試驗(yàn)
FlatScope是美國國防部DARPA的計(jì)劃之一,他們提供共6,500萬美元,要打造打造高解析度神經(jīng)介面。而萊斯大學(xué)共獲得4年400萬美元的經(jīng)費(fèi),目標(biāo)為開發(fā)出可幫助病人回復(fù)視聽覺的光學(xué)軟硬體介面。
不過,F(xiàn)latScope目前仍在初期階段,目前僅在人造螢光物上測試、需要用電線供電以傳輸資料。不過,其觀察規(guī)模已經(jīng)清楚到可觀察到個別神經(jīng)元,且能跟上大腦活動的速度。
研究人員表示,他們的下一步是在實(shí)驗(yàn)鼠上測試這套系統(tǒng)。一方面,要測試該系統(tǒng)在人體使用安全無虞,另一方面也要找到讓活化神經(jīng)元發(fā)光、以及無線供電給微型顯微鏡和下載數(shù)據(jù)的方法,預(yù)計(jì)4年內(nèi)能開始進(jìn)行人體試驗(yàn)。
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