1、大脑植入电极后，失明十六年的盲人重新看见戈麦斯戴着装配有相机的眼镜。不过，大脑植入装置已经从她的脑中取出，因为 它目前还是一种临时装置“那里（All）”，伯纳德塔戈麦斯用母语西班牙语说道，一边指着一臂距离之外白色纸板上的黑线。对于一个 57 岁的女人来说，这本是举手之劳，但戈麦斯是个盲人，而且她已经失明十多年了。在戈麦斯 42 岁的时候，中毒性视神经病变破坏了连接她的眼睛和大脑的神经束，导致她完全失明，甚至无法感受到光。但是在经历了 16 年的黑暗之后，戈麦斯获得了 6 个月的时间，在这期间她可以看到一个低分辨率的世界，尽管只是发光的黄白色圆点和形状。这要归功于一副经过改造的眼镜，这副眼镜被涂
2、黑并配备了微型相机。该设备连接的计算机可处理实时视频输入，并将其转换为电子信号。天花板上悬挂下来的电缆将系统连接到戈麦斯颅骨后部植入的端口，最终将信号传导到与端口相连的植入在大脑后部视觉皮层中的 100 根电极。借助这一系统，戈麦斯能看到天花板上的灯、字母、印刷在纸上的基本形状，还有人。她甚至玩了一个类似吃豆人的游戏，这个简单的游戏也是直接输送到她的大脑的。实验期间，戈麦斯的丈夫每周有 4 天会把她带到实验室，她已经迷上了这个系统。这个实验室位于西班牙埃尔切市的米格尔 埃尔南德斯大学。戈麦斯首次重见光明是在2018 年底，这是该校神经工程系主任爱德华多 费尔南德斯数十年研究的成果。爱德华多费尔
3、南德斯费尔南德斯的最终目标是让全世界的 3600 万盲人重见光明，他的方法十分令人振奋，因为它绕过了眼睛和视神经。早期研究试图通过人造眼睛或视网膜来恢复盲人的视力，这些方法有一定效果，但是像戈麦斯这样的绝大多数盲人，都是连接视网膜和大脑后部的神经系统受到了损害，因此假眼不能使他们重见光明。这就是为什么制造出世界首个仿生眼的 Second Sight 公司放弃了 20 年的努力，在 2015 年将工作重心从视网膜转移到了大脑皮层。2011 年，该公司获批在欧洲（以及 2013 年在美国）出售一种针对视网膜色素变性疾病的人造视网膜。（Second Sight 公司称，超过 350 人在使用他们的A
4、rgus II 视网膜假体。）费尔南德斯表示，植入技术的发展和对人类视觉系统的更精细的认知，使他获得了直接对大脑进行操作的信息。他说：“神经系统中的信息和电子设备中存储的信息没什么不同。”通过直接向大脑传输信号让失明患者重见光明，这听起来确实大胆，但数十年来，主流医学所使用的植入人体的电子装置一直都在利用这个基本原理。费尔南德斯举例说：“已经有许多电子设备与人体交互，起搏器就是其中之一。在感官系统中，我们有人工耳蜗。”上面提到的后一种设备是费尔南德斯为戈麦斯制造的听觉假体：它由外部麦克风和处理系统组成，处理系统可将数字信号传输到内耳中的植入体。植入体的电极把电流传输给附近的神经，大脑就能将信号
5、转换成声音了。人工耳蜗于 1961 年首次被植入听觉障碍患者体内，目前协助全球超过 500 万人顺利进行日常生活中的对话。“戈麦斯是我们的首位病人，在接下来的几年中，我们将在另外 5 个盲人中植入电极。”费尔南德斯说道。“我们已经进行了类似的动物实验，但是猫和猴子无法表达它们看到了什么。”戈麦斯可以。参加实验需要极大的勇气。植入电极需要给这个其他方面健康的盲人做开颅手术，而这一手术一直是具有风险的。而且半年后，电极还要再取出来，因为这种假体尚未被批准长期使用。痉挛和光幻视未见其人，先闻其声。戈麦斯的声音听起来比她的实际年龄小十岁。她说出来的话是经过斟酌的，她的节奏完全流畅，语气温暖，自信且稳定
6、。戈麦斯非常熟悉实验室的布局，因此她在小走廊及其相连的房间中行走时，几乎不需要帮助。伯纳德塔戈麦斯（Bernardeta G mez）大脑的电信号。每个方框代表一个电极，方框内的波浪线表示神经元释放的电信号戈麦斯来实验室是为了进行脑部核磁共振影像（MRI）检查，以观察假体取出半年后的情况（她看起来状态良好）。在我参观期间，可能参加实验的第二位患者也在城里并来到了实验室，戈麦斯来实验室的第二个目的就是与这位患者见面。在会面中，当费尔南德斯解釋硬件设备如何与头部连接时，戈麦斯打断了讨论，她的身体向前倾，并将那位患者的手放在她脑后也就是以前连接金属的地方。那里目前已经愈合好了，几乎没有留下曾经存在创
7、口的证据。她说，植入手术非常顺利，以至于第二天她就去实验室连接了电源，开始实验。从那以后，她没有发生任何异常或感受到任何痛苦。戈麦斯是幸运的。在她接受植入手术之前，类似的实验在过去经历了曲折的过程。早在 1929 年，一位名为奥特弗里德弗里斯特的德国神经科医生在一次手术期间发现，在患者视觉皮质中插入一根电极，患者会看到一个白点。他将这种现象命名为光幻视。此后，科学家便开始设想“相机-计算机-大脑视觉假体”的可能性。部分研究人员甚至开发出了初步的系统。21 世纪初，这个假设成为了现实，一位名为威廉 多贝利的生物医学研究人员，在一名自愿接受试验的患者头部安装了视觉假体。令人遗憾的是，作家史蒂文 科
8、特勒至今回想起来 2002 年的那一幕，仍然忍不住感到害怕。他看到在多贝利调大电流后，患者倒在了地上，不住地抽搐。原因是电流过高对大脑的刺激过强，结果超出了大脑的承受范围。多贝利的这位患者也发生了感染。但多贝利声称他这个笨重的系统已接近可以日常使用的水平，并发布了一段视频，内容为一名失明患者慢慢地、不平稳地在一个封闭的停车场内驾驶。多贝利 2004 年过世的时候，他的视觉假体也破灭了。与多贝利声称能使盲人完全重见光明相比，费尔南德斯要保守得多，他一直说的都是，“我们希望开发出可以供人使用的视觉系统，但目前我们只是在进行早期试验。”但戈麦斯的确曾重见光明。“钉床”戈麦斯能恢复视力背后的原理说起来
9、相当简单，就是将相机产生的视频信号传输给大脑，但细节要复杂得多。费尔南德斯及其团队首先需要解决相机这一部分。人类视网膜会产生什么样的信号？为了回答这个问题，费尔南德斯从最近去世的人眼中取出视网膜。这得益于他的实验室与当地医院的密切关系，器官捐赠者去世时，医院有时会半夜打电话通知实验室。研究人员将取出的视网膜与电极相连，把视网膜暴露在光线下，从而测量电极收到的信号。他的团队还利用机器学习的方法，将视网膜输出的电信号与简单的视觉输入匹配，这有助于编写软件来自动模拟这一过程。实验的下一步，是记录下电信号并将它传输给大脑。在费尔南德斯为戈麦斯研制的视觉假体中，一根电缆与一种常见的神经植入体相连，这种神
10、经植入体被称为犹他电极阵列，略小于 7 号电池凸起的正极。电极上有 100 个长约 1 毫米的微型电极凸起，看起来就像是一个微型钉床。每个电极可以向 1 个4 个神经元传输电流。神经电极植入患者头部后，会穿过大脑表面;电极被取出后，100 个小血滴会填补空洞。费尔南德斯必须一个电极一个电极地校准，逐步加大电流，直到戈麦斯可以指出她何时和在哪里产生了光幻视。费尔南德斯花了一个多月才完成全部 100 个电极的校准。费尔南德斯说：“我们这个方法的优势在于，电极阵列的电极穿进大脑，紧靠神经元”。因此植入体产生视觉所需的电流远低于多贝利的系统，大大降低了发生痉挛的风险。植入大脑的电极阵列上有 100 个
11、 电极，看起来就像是一个微型钉床这种视觉假体的一大缺陷在于，没有人知道电极最长能使用多久，超过这个期限则可能发生电极自身或对使用者脑部的损害，这也是戈麦斯试验期限不能超過 6 个月的主要原因。费尔南德斯说：“人体免疫系统会开始攻击电极，在电极周围产生瘢痕组织，因此会削弱信号。”随着人的活动，电极弯曲也是一个需要解决的问题。根据动物实验以及戈麦斯使用电极序列的状况预计，费尔南德斯认为当前的装置可以使用 2 年3 年，甚至长达10 年都不会有问题。他希望，经过微调后，电极序列使用寿命可以延长到数十年，因为对于需要进行有创性的脑手术才能使用的医疗设备来说，使用寿命是重要的先决条件。像人工耳蜗一样，视
12、觉假体最后要真正普及，就需要将信号和电能无线传输经头骨到达电极。但目前，该团队在实验中使用的假体还需要使用有线连接。这样，在最终确定设计前最便于更新硬件设施。在 10 x10 像素的分辨率下，这也可能差不多是戈麦斯试用的系统的最大分辨率，人能识别基本的形状，例如字母、门框和人行道。但脸部轮廓要复杂得多。因此费尔南德斯使用图像识别软件增强了他的系统，软件能识别房间内的人，同时向戈麦斯的大脑发送一种她能识别的光幻视。费尔南德斯展示了一个 PPT，其中他写道，分辨率达到 25x25 像素后，“是可能恢复视力的”。他说，由于当前使用的犹他电极阵列尺寸非常小，而且只需要很小的电流，在大脑每侧安装 4 个
13、6 个犹他电极阵列，对他的团队来说不存在什么技术障碍，这样就可以为患者提供 60 x60 像素，甚至分辨率更高的视野。但一个问题是，目前还没有搞清楚大脑能接受电极传输的信号上限是多少，才不过载，也不变会成电视的“雪花屏”。系统使用体验戈麦斯表示，如果有机会的话，她会一直使用费尔南德斯的视觉假体。如果将来有新的版本，她将申请成为第一批试用者。戈麦斯打算在费尔南德斯完成对她试用的电极阵列的分析后，她想把电极装裱起来挂在客厅墙上，留作纪念。费尔南德斯和他指导的研究生，将一款初版相机与计算机相连在费尔南德斯的实验室，他给了我一次机会来试用他用来给患者做检查的无创设备。戈麦斯去年参加这个具有重大突破意义
14、的实验时，就坐在我现在所坐的真皮椅子上，一位神经学家手持一根带有两个圆环的棒，将圆环贴在我头部两侧。这个装置被称为“蝴蝶线圈”，与一个可以发出电磁脉冲、刺激神经元的盒子相连这种现象就是经颅磁刺激。第一次刺激给我的感觉是好像有人在敲我的头皮，我的手指不由自主地蜷缩了起来。费尔南德斯笑着说：“你看，起作用了！刚才刺激的是你的皮层运动区。现在我们将尝试让你产生光幻视。”神经学家调整了那根棒的位置，让机器快速发出脉冲。当她开始后，我感受到了强烈的电流“滋滋”声，好像是有人把我的后脑壳当作门环一样。虽然我睁着眼，但还是看到了一条明亮的水平线划过我的视野的中心，和两个闪烁的三角形，三角形内部像电视屏幕没信号时的雪花。这些幻视可谓来去匆匆，只留下一点残光。费尔南德斯说：“这跟戈麦斯能看到的东西很像。”区别在于只要信号传输到她的大脑，她所“看到”的世界就稳定了。戴着眼镜的时候，她也可以转过头环顾房间，而我所看到的仅仅是电刺激大脑在脑内产生的幻像。实际上，16 年来，戈麦斯终于可以第一次伸手触摸她看到的这个世界了。（摘自美深科技）（编辑/诺伊克）
