世界上第一个仿生眼帮助盲人恢复视力

MEMS 2025-01-09 00:01

澳大利亚莫纳什大学的研究团队取得了重大突破,他们开发出了全球首个仿生眼——“Gennaris仿生视觉系统”,这项革命性的技术为全球数百万失明患者带来了重见光明的希望,有望彻底改变无法治愈的失明治疗方式。

简单来说,这套系统就像一个“大脑直连摄像头”。它能绕开眼睛中受损的视神经,直接将摄像头捕捉到的画面信息传递给大脑,让使用者“看见”东西。经过近十年的潜心研发,Gennaris系统在动物实验中取得了成功,目前正准备在墨尔本开展首次人体临床试验。

这套系统是如何工作的呢?首先,使用者会佩戴一个特制的头戴设备,上面安装了一个微型摄像头,就像戴了一副高科技眼镜。这个摄像头会捕捉眼前的画面,并将高清图像传送到一个类似于手机的处理单元。这个处理单元会对这些画面进行处理,提取出最重要的信息,就像一个聪明的“翻译官”,把复杂的图像信息转化成大脑能理解的信号。

然后,这些处理后的信息会通过无线方式传输到植入大脑中的一些微小设备里。这些设备被称为“瓦片(tiles)”,每个“瓦片”都包含了自己的电路、无线接收器和43个比头发丝还细的微电极。这些微电极就像一个个小小的“放映机”,用微弱的电脉冲刺激大脑中负责视觉的区域——初级视觉皮层。这种刺激会在使用者的视野中产生被称为“光幻视”的短暂光点,大脑会逐渐学会将这些光点解读成图像。植入的电极越多,产生的光点就越多,图像也就越清晰。第一代的Gennaris系统可以支持多达473个电极。这些设备通过标准神经外科手术植入,并且在植入后还可以进行外部调整,以获得最佳性能。

为了让大家更好地理解Gennaris的效果,莫纳什视觉集团(MVG)还开发了一个基于iPhone的模拟器。这个模拟器可以模拟出使用者通过Gennaris系统看到的画面,让人们提前体验到“仿生眼”的视觉效果。通过这个模拟器,研究人员已经能够识别和拿起桌子上的简单物体,找到房间里移动的人,识别大的手势,以及避开障碍物。这些都预示着Gennaris系统在实际应用中的巨大潜力。

Gennaris系统的另一个关键技术是它的“密封封装技术”。为了实现对大脑皮层特定区域的精确电刺激,MVG开发了一种可植入的设备,它包含了一个高密度的穿透电极阵列、无线数据和电源接收电路以及神经刺激器,所有这些都被封装在一个密封的胶囊中。这种密封性和生物相容性使得植入物可以在使用者体内长期保持功能。这些胶囊都是在克莱顿的工厂定制生产的,可以根据需要调整电极的间距、深度和类型(穿透式或表面式)。

此外,MVG还开发了一个“皮质内微电极刺激(IMS)平台”,它可以利用两个电极以微米级的精度刺激神经组织。这个平台可以定制不同的电极材料,并且与临床级的神经刺激器、连接器、微驱动器和神经外科头架兼容。这个系统旨在帮助临床医生评估不同类型电极在人脑中的刺激阈值。

总的来说,Gennaris仿生视觉系统是一项令人振奋的科技进步,它模仿了人眼的自然结构,特别是视网膜的凹面形状,可以提供更宽阔的视野。目前,这套系统能提供大约100度的视野,虽然比人眼的130度略小,但已经比之前的技术进步了很多,毕竟之前的技术只能提供大约70度的视野。此外,它使用了更先进的技术,能够更快地处理图像,让使用者看到的画面更加流畅。Gennaris为失明患者带来了新的希望,有望让他们重新感受到这个世界的美好。

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