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仿生眼能否让小斌斌重见光明

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据2013年9月多家媒体报道,山西省汾西县对竹镇乔家庄的一位6岁男童郭斌(小名小斌斌)在住家附近被他的伯母挖去双眼。这件骇人听闻的事件引起了社会上的极大关注。大家一方面对小斌斌伯母的残酷行为表示强烈谴责,另外也对小斌斌的不幸遭遇予以深切的同情。香港名医林顺潮表示愿意为小斌斌免费安装一个俗称电子眼的“盲人导航仪”,以便让他能够恢复一点视力。

林医生的助理何女士称,林顺潮愿意免费为小斌斌实施植入“义眼”手术,并在之后使用人工视力系统(盲人导航仪)恢复他的部分视力。她告诉记者说,目前考虑为小斌斌安装的电子仪器并不是让小斌斌可以看到画面,而是能够感觉到外界。“如果眼前有物品,小斌斌就可以感觉到大概是什么物品。比如说如果小斌斌眼前是—辆自行车,他不会知道是—辆自行车,但能感觉到有东西存在。”

而林医生的建议也受到有些专家的反对,如山西眼科医院院长贾亚丁表示,由于“电子眼”等仪器仍处研究阶段,尚未进入临床,他不愿孩子“做实验品”。那么什么是“电子眼”?它能够在多大程度上恢复盲人的视觉?这些问题引起了人们的好奇。为此笔者查阅了相关资料,对这个问题作一些简单的介绍。

电子眼就是一套摄像系统

要了解电子眼的工作原理,我们首先要对人的视觉机理有一个清晰的了解。人的视觉过程可以分成三个环节:接收信息,外界的光线通过眼球的晶状体会聚在眼球后面的视网膜上成像;传递信息,视网膜把接收到的,通过与它连接的视神经把信息传递到大脑的侧膝体,再传递到大脑的视皮层;解读信息,大脑的视皮层将对接受到的各类信息加工整理、去伪存真,还要与原来储存的信息进行比较,最后得出结论。神经科学家告诉我们,人的视网膜上有1.3亿个光感受细胞,而视网膜的信息输出要靠大约120万根神经纤维;在信息输出的过程中还需要进行信息处理和变换。这是一个极其复杂而精致的过程。

“电子眼”的专业名字叫仿生眼(bionic eye)。据国外资料报道,仿生眼的研究始于20世纪70年代,其原理是把摄像器获取的图像信息变成电信号,传送到埋在盲人颅骨下的视皮层上的电极,使盲人获得光感、闪光感和字母认知能力。20多年来,仿生眼的研究已经取得了可喜的进步,英美科学家为几十名盲人安装了视网膜芯片仿生眼。通常由于黄斑退行性病变或者色素视网膜炎,而导致这些患者眼球内的光感受器受到损害。

仿生眼的具体构造是在一副太阳镜上置配微型摄像器和信号发射器。摄像器会将它检测到的有关的图像信息传送到微处理器(微处理器佩戴在盲人的腰带上),微处理器再把视频信号转换成电信号传送到眼镜架上的信号发射器上。发射器则把无线信号发送到已植入眼球的接收装置,并刺激神经细胞,通过视神经传入大脑。

仿生眼的两个关键装置

在仿生眼的整套电子系统里,有两个最关键的装置:一是摄像器。现在的电子摄像器通常用电荷耦合装置(CCD)或CMOS器件来获取图像,前者在技术上比较成熟,在市场上有优势,但是CCD器件的动态范围不佳;后者是光二极管,它可以用对数方式压缩光电流(变成电压)。二是植入视网膜里的芯片。在20世纪末国外已经制成了神经形态视觉芯片,芯片的一面是光感受器,接收光信号,再把这块芯片集成在一片小硅片上。硅片上安装了集成电路,可以进行大规模并行模拟计算,运算速度非常快,可以在一定程度上替代已经损坏的视网膜。

由于仿生眼只用数目很少的电极,科学家开始时只期望盲人装了它以后可以分辨明暗,但令人意外的是他们可以区分盘子、盆子,甚至可以看到运动的物体,能够避开障碍物。据英国一家媒体报道,一位患有遗传性色素视网膜炎的老太太已经失明了十多年,她在安装了仿生眼后,可以看到周围模模糊糊的黑白块状图像。她高兴地说:“我可以和我的孙子一起投篮,看到我的孙女在跳舞,这真是太棒了!”

为小斌斌安装仿生眼很困难

与一般的视网膜病变致盲的患者不同,小斌斌由于已经失去了眼球,当然也就失去了全部的视网膜。要把电子摄像器做成电子眼放进他原来的眼窝里——这只是一种设想,就目前的科技水准难以做到。

可以考虑的方案是在眼窝底部植入由光电二极管阵列、刺激器芯片和电极列阵三层组成的植入物,电极列阵伸出芯片一段距离,与视觉神经纤维相连。但要实施安装也困难不少。另外植入物插入人体与视觉神经联结,它们与人的有机体相容性问题和植入物今后的更新问题也都没有解决。另外对摄像器的刺激信号的能源提供,以及信息如何编码等问题也都有待于解决。所以要给小斌斌安装一个仿生眼,要比一般的视网膜病变致盲的患者困难得多。