過去，眼睛失明的人僅能透過器官移植手術才有機會重見光明。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，直接傳達到大腦，幫助病人恢復視覺和聽覺。
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，能感測和刺激更多神經(jīng)元、2D變3D、范圍更深另一方面，過去科學家已經(jīng)開發(fā)出讓活化神經(jīng)元發(fā)光、以便讓科學家觀察大腦活動的技術，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。
雖然像這樣用探針讀取神經(jīng)訊號的技術，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?！脯F(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)大腦計算過程發(fā)生的地方，由許多神經(jīng)元連接組成。
預計4年內(nèi)進行人體試驗FlatScope是美國國防部DARPA的計劃之一，他們提供共6，500萬美元，要打造打造高解析度神經(jīng)介面。而萊斯大學共獲得4年400萬美元的經(jīng)費，目標為開發(fā)出可幫助病人回復視聽覺的光學軟硬體介面。
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驗鼠上測試這套系統(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，預計4年內(nèi)能開始進行人體試驗。
下載文檔
