“棒棒糖”助盲人用舌頭重“見”大千世界

曼迪·肯德裡克

2009年11月24日10:44  

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  一種非植入式裝置依靠病人舌頭表面的神經把光信號傳輸到大腦裡去,幫助視覺受損的病人重“見”大千世界,這種設備可能在2009 年底獲准上市,每台售價約為1萬美元。

  撰文/曼迪·肯德裡克(Mandy Kendrick)

  翻譯/陳之宇


  已故神經學家保羅·巴赫伊麗塔(Paul Bach-y-Rita)在20 世紀60 年代提出假說:“人類並不是用眼睛,而是用大腦來看見事物的。”現在,一種非植入式裝置利用了這種理念,致力於幫助視覺受損的病人重“見”大千世界。它的工作原理是,依靠 病人舌頭表面的神經把光信號傳輸到大腦裡去。

  這種裝置是美國威斯康星州米德爾頓Wicab公司(早年由巴赫伊麗塔合伙創立)的一群神經學家發明的,2003 年進行了首次演示,最終將於今年年底推向市場。被命名為BrainPort的這套設備,試圖取代原來負責將視覺信號從視網膜傳輸到大腦主視覺皮質的200 萬個視神經細胞的作用。一個微型數碼攝像機被嵌置在太陽眼鏡鏡片中間的鏡架上,負責收集可見光數據。用戶戴上這副特制的眼鏡后,可見光數據將繞過眼睛,傳遞到一台手持式主機上,它能完成控制鏡頭縮放、調整光學設置等功能,還配備了一塊中央處理器,負責將數字信號轉換成電子脈沖。中央處理器處理后的信號,通過被昵稱為“棒棒糖”的裝置傳送到舌面。“ 棒棒糖”是一塊9平方厘米大小、矩陣式排列的電極組,將被直接貼合在舌面上。舌面似乎是感知電流的理想器官。(唾液也是一種良導體。) 此外,舌頭上的神經纖維排列緊密,比其他觸覺器官的神經纖維更接近表面。比如說,手指皮膚表面的神經纖維就被一層由凋亡細胞構成的角質層(stratum corneum)所覆蓋。


  ▲“棒棒糖”是一個矩形的電極陣列,根據攝像機獲取的光信號強弱,用特定的模式來刺激舌面。

  “棒棒糖”上的每枚電極都對應於一組像素。白色像素產生出一個強電子脈沖,黑色像素則不產生任何脈沖信號。舌面下的神經纖維接收到不斷傳來的電子信號,給 使用者帶來的感覺有點像是跳跳糖(Pop Rocks,一種放進嘴裡會?啪作響的碳酸糖果)或香檳酒泡泡。非贏利性視覺康復和研究組織——燈塔國際(Lighthouse International) 的研究主管威廉·塞佩爾(William Seiple)介紹說,通常使用這套裝置15 分鐘后,盲人就能學會如何理解它所獲取的周圍空間信息。如果攝像機在一條黑暗走廊的中間檢測到一些發光物,電極陣位與像素的對應關系就會讓電脈沖刺激出現 在舌面中部。“這就像是學習一項技能,與學習騎自行車沒什麼兩樣,”Wicab 公司的神經學家艾梅·阿諾爾杜森(Aimee Arnoldussen)說,“這個過程與嬰兒學會怎麼去‘看’的過程相似。一開始事情顯得有點怪,但一段時間之后就會變得得心應手。”塞佩爾手頭有4 位參與實驗的病人,他們每周進行一次使用BrainPort的訓練。他注意到,受試病人已經學會了如何快捷地找到門口和電梯按鈕,怎樣閱讀字母和數字,還能在餐桌上方便地揀選杯子和刀叉,不用再像過去那樣四處摸索了。“起初我沒有預料到這個裝置能做這麼多事情,”塞佩爾說,“有位盲人第一次看見字母后激動地哭了。”正常人眼獲取的光信號會傳輸到大腦的視覺皮層,而舌頭獲得的觸覺數據則是在體感皮層(somatosensory cortex)接受處理的,那麼BrainPort 發出的電信號是被傳輸到了視覺皮層還是體感皮層呢?研究人員目前還無法確切回答這個問題。
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(責任編輯:楊曉曼(實習))
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