“棒棒糖”助盲人用舌头重“见”大千世界

曼迪·肯德里克

2009年11月24日10:44  

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  一种非植入式装置依靠病人舌头表面的神经把光信号传输到大脑里去,帮助视觉受损的病人重“见”大千世界,这种设备可能在2009 年底获准上市,每台售价约为1万美元。

  撰文/曼迪·肯德里克(Mandy Kendrick)

  翻译/陈之宇


  已故神经学家保罗·巴赫伊丽塔(Paul Bach-y-Rita)在20 世纪60 年代提出假说:“人类并不是用眼睛,而是用大脑来看见事物的。”现在,一种非植入式装置利用了这种理念,致力于帮助视觉受损的病人重“见”大千世界。它的工作原理是,依靠 病人舌头表面的神经把光信号传输到大脑里去。

  这种装置是美国威斯康星州米德尔顿Wicab公司(早年由巴赫伊丽塔合伙创立)的一群神经学家发明的,2003 年进行了首次演示,最终将于今年年底推向市场。被命名为BrainPort的这套设备,试图取代原来负责将视觉信号从视网膜传输到大脑主视觉皮质的200 万个视神经细胞的作用。一个微型数码摄像机被嵌置在太阳眼镜镜片中间的镜架上,负责收集可见光数据。用户戴上这副特制的眼镜后,可见光数据将绕过眼睛,传递到一台手持式主机上,它能完成控制镜头缩放、调整光学设置等功能,还配备了一块中央处理器,负责将数字信号转换成电子脉冲。中央处理器处理后的信号,通过被昵称为“棒棒糖”的装置传送到舌面。“ 棒棒糖”是一块9平方厘米大小、矩阵式排列的电极组,将被直接贴合在舌面上。舌面似乎是感知电流的理想器官。(唾液也是一种良导体。) 此外,舌头上的神经纤维排列紧密,比其他触觉器官的神经纤维更接近表面。比如说,手指皮肤表面的神经纤维就被一层由凋亡细胞构成的角质层(stratum corneum)所覆盖。


  ▲“棒棒糖”是一个矩形的电极阵列,根据摄像机获取的光信号强弱,用特定的模式来刺激舌面。

  “棒棒糖”上的每枚电极都对应于一组像素。白色像素产生出一个强电子脉冲,黑色像素则不产生任何脉冲信号。舌面下的神经纤维接收到不断传来的电子信号,给 使用者带来的感觉有点像是跳跳糖(Pop Rocks,一种放进嘴里会噼啪作响的碳酸糖果)或香槟酒泡泡。非赢利性视觉康复和研究组织——灯塔国际(Lighthouse International) 的研究主管威廉·塞佩尔(William Seiple)介绍说,通常使用这套装置15 分钟后,盲人就能学会如何理解它所获取的周围空间信息。如果摄像机在一条黑暗走廊的中间检测到一些发光物,电极阵位与像素的对应关系就会让电脉冲刺激出现 在舌面中部。“这就像是学习一项技能,与学习骑自行车没什么两样,”Wicab 公司的神经学家艾梅·阿诺尔杜森(Aimee Arnoldussen)说,“这个过程与婴儿学会怎么去‘看’的过程相似。一开始事情显得有点怪,但一段时间之后就会变得得心应手。”塞佩尔手头有4 位参与实验的病人,他们每周进行一次使用BrainPort的训练。他注意到,受试病人已经学会了如何快捷地找到门口和电梯按钮,怎样阅读字母和数字,还能在餐桌上方便地拣选杯子和刀叉,不用再像过去那样四处摸索了。“起初我没有预料到这个装置能做这么多事情,”塞佩尔说,“有位盲人第一次看见字母后激动地哭了。”正常人眼获取的光信号会传输到大脑的视觉皮层,而舌头获得的触觉数据则是在体感皮层(somatosensory cortex)接受处理的,那么BrainPort 发出的电信号是被传输到了视觉皮层还是体感皮层呢?研究人员目前还无法确切回答这个问题。
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(责任编辑:杨晓曼(实习))
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