陳根：仿生眼升級，或將感知顏色_風聞

 文/陳根

視網膜色素變性( retinitis pigmentosa，RP)是一組遺傳性視網膜疾病，與視網膜的變性有關。通常始於視網膜赤道部，並向黃斑中心凹方向發展。患者伴有夜盲、進行性周邊視野缺損，最終導致中心視力下降。

據估計，目前，視網膜色素變性的發病率約為1 / 4000。超過150萬的RP患者出現進行性視力惡化，多數患者處於低視力或失明狀態。在這樣的情況下，“仿生眼”的出現或將為患有這種綜合症的人提供部分視力。

Argus II是世界上第一個視網膜假體，它複製了對視覺至關重要的眼睛部分的一些功能從而讓用户感知運動和形狀。雖然視網膜假體領域仍處於起步階段，但對於全球數百名用户來説，“仿生眼”豐富了他們跟世界日常互動的方式。

當然，這僅僅是個開始，現在，來自南加州大學凱克醫學院和南加州大學維特比工程學院的眼科學和電氣工程教授Gianluca Lazzi就帶領着研究團隊向真正模仿視網膜複雜性的系統開發。而這個過程，則離不開計算機模型的幫助。

研究人員首先經過實驗驗證的模型重現了眼睛中數百萬神經細胞的形狀和位置以及與它們相關的物理和網絡屬性。隨後，研究人員通過專注於將視覺信息從眼睛傳輸到大腦的神經細胞模型，得以確定未來視網膜假體設備可能增加清晰度和賦予色覺的方法。

**通過理解計算機模型是如何改進仿生眼的，科學家們得以瞭解一些視覺是如何產生的以及假肢是如何工作的——**當光線進入健康的眼睛時，晶狀體將光線聚焦到眼睛後部的視網膜上。一種叫做光感受器的細胞會將光轉化為電脈衝，然後再由視網膜中的其他細胞處理。經過處理後，信號回被傳遞到神經節細胞，神經節細胞通過被稱為軸突的長尾巴將信息從視網膜傳遞到大腦，這些長尾巴則會捆在一起從而構成了視神經。

感光細胞和處理細胞在退行性眼病中死亡。視網膜神經節細胞通常會保持更長時間的功能，此次研究就負責直接向這些細胞發送信號。

患者需要接受一個帶有一系列電極的微小眼球植入物。當一副帶有攝像頭的特殊眼鏡傳輸信號時這些電極就會被遠程激活。攝像頭檢測到的光線模式決定了哪個視網膜神經節細胞被電極激活並向大腦發送一個信號，這能讓大腦感知到一個由60個點組成的黑白圖像。

在一定條件下，植入物中的電極會順便刺激鄰近目標的細胞軸突。對於仿生眼的使用者來説，軸突的這種偏離目標的刺激會導致他們感知到的是一個拉長的形狀，而非一個點。

研究人員在單細胞水平和在巨大的網絡中使用了兩種類型的視網膜神經節細胞模型。他們發現了一種短脈衝模式，其能優先以細胞體為目標而軸突的脱靶激活會變得較少。通過利用這個模型，研究人員成功開發了一種通過調整信號頻率來產生對藍色的感知的頻率。

仿生眼的到來對於視力障礙者無疑是一大福音，這不僅提供了光明的可能，也許諾了機器人未來的更多想像。