仿生人会梦见电子羊吗?
没有人知道。但现在,「仿生羊」可能会看见「电子人」。
澳大利亚的科学家们花了3个月,通过手术给一小群绵羊的视网膜后植入了仿生眼,这群羊从此有了超出它们所能见的「异常敏锐的视力」。
▲图片来自:GettyImages/futurism
新研究发表在了《生物材料》上,重要的是,这些仿生眼没引起任何不良反应,这也就表示它可以长期植入,安全且稳定。
所以,悉尼大学和和新南威尔士大学的团队很快提交了文件,准备正式开始人体试验。
它可不是动作电影反派戴的那个玻璃眼珠子,它真的能让失明的人眼前重现光明。
睁开仿生眼,看见新世界
这款即将进入人体的仿生眼,名为Phoenix99。
首先,看看它是如何工作的。
Phoenix99主要由两个部分组成:刺激器和通信模块。
刺激器将植入到眼睛视网膜上,通信模块插在耳后皮肤下面,人们在戴上一副装有微型摄像头的眼镜,设备就齐全了。
它们以无线方式连接,微型摄像头捕捉到画面,然后以电信号的形式传输到通信模块上,通信模块将信号解码为电脉冲模式,再传到植入视网膜上的刺激模块,最后沿视神经传递给大脑。
这样,视障人士就看到了画面。
原本,正常视力下,画面是可以直接传入视网膜,光线会转化为电信号,再通过神经元发送到大脑。
但一些视网膜疾病患者的神经节细胞被破坏,导致中途无法传送,就产生了视觉障碍。
Phoenix99创新之处,就是绕过了这些受损细胞,直接刺激底层仍有功能的视网膜神经节细胞,欺骗大脑感觉到了光线。
在绵羊身上的研究也发现,这种设备对身体影响非常小。
悉尼大学生物医学工程师SamuelEggenberger说道:
设备周围的组织没有出现意外反应,所以我们预计它可以在人身上保持多年。
目前,它主要对因退行性失明(如色素性视网膜炎)的患者起作用,也就是视网膜损坏了,但视神经仍能工作,这种疾病也堪称眼科界的「世界性难题」之一。
最终视障人士看到的画面,可能和人们想象的正常视力有很大不同,而是一种初级的视觉形式,能够感知光、影,还有形状。
但如果普及,这已经是很大的进步。
虽然类似的视网膜电刺激概念,在世界各地都有人进行过测试,但结果都不太稳定,在SamuelEggenberger看来,需要一步步来。
这个仿生眼能提供视障人士周围环境的简单信息,比如检测障碍物,然后就能帮他们进行导航、定位,甚至阅读大字等等。
在Phoenix99前头,其实已经有很多科技公司盯上了仿生眼。
未来几年内,它们很可能将在我们身边的视障朋友生活中司空见惯。
▲图片来自:BionicVisionTechnologies
那些全球最酷的仿生眼们
我们把一根细导线放置在靠近视网膜的地方,通入一点点的电流,病人看到了一个亮点。
接着,当我们放入两根电线的时候,病人看到了两个亮点。
Greenberg说道,他是知名眼球科技公司SecondSight的首席执行官。
尽管Phoenix99还没商用,但SecondSight的仿生眼早在年,就安装到了患者身上,年,它们的产品ArgusII面世,这也是FDA批准的世界首个用于重度视网膜变性而失明的视觉恢复系统。
现在,全球已经有多人安装了ArgusII。
它和Phoenix99工作原理相同,也是一种视网膜植入物和体外穿戴设备结合而成,成像效果比较模糊且限于黑白。
不过它对于视障者的意义,或许比它的技术更重大。
使用者RossDoerr回忆道,他永远都忘不了在一个假期看到了圣诞树上闪闪发光的灯;68岁的老人戴上设备后,第一次看见自己的妻子,激动地哭了出来;还有人在短短几年内,可以戴上ArgusII出行、滑雪、射箭……
全球不少科技公司都在研究仿生眼系统,因为视障问题其实有各种各样的原因,不同公司都在致力寻找自己的方向。
澳大利亚公司MonashVisionGroup就解决了视神经损害的问题。
许多临床上失明的人都患有视神经受损,MonashVisionGroup制造了一种革命性的皮质视觉设备Gennaris,整体为一个定制的头部装置,带有摄像头、无线发射器、视觉处理器及其软件,还有一组植入大脑的9×9mm芯片。
前年,Gennaris已经在墨尔本进行人体临床试验了,这项技术还有望为当下无法治愈的神经系统疾病,如肢体麻痹等,提供新的治愈机会。
黄斑病变(AMD),也是困扰很多老年人的一种眼疾。
当黄斑慢慢侵蚀人眼,患者视觉就会变模糊,或眼前出现甩不掉的黑点,AR隐形眼镜公司Innovega曾通过其人工晶体iOptik来治疗这个问题。不过另一家名为PixiumVision的法国公司更落地。
早在年,它们的小型无线光伏视网膜下植入物PRIMA就被FDA批准开始临床研究。
这是一种由无线视网膜下植入物和增强现实眼镜组合而成的「仿生眼」。
而且,它比ArgusII更小、更简单、更便宜,还无需动脑部手术。
年,法国5名患有晚期干性AMD的患者植入PRIMA的12个月数据表明,所有人的视网膜中央都成功引发了光感。
12个月后,大多数患者可以识别字母,还有一定的字母序列,且没有与设备相关的不良反应,现在,他们正在欧洲和美国进行可行性试验。
PRIMA为那些失去视力的老年人们,创造了一个仿生视觉的世界。
不过,相信大多数人想象或期待的仿生眼,是像《黑镜》里那样真正的眼球。
▲《黑镜》第一季第三集《TheEntireHistoryofYou》,主角戴的隐形眼镜就像脑机接口,能够记录、存储和回放佩戴者的所见所闻
它没有外部设备附加,不用戴厚厚的眼镜框,看起来和真实人眼无异,还有很多酷炫的功能。
年,《自然》杂志就公布了一项令人惊艳的的成果——
香港和美国研究人员制造了一个名为EC-EYE的特殊设备,它被誉为世界上第一个3D人工眼球。
这次,它看起来更像是真正的仿生眼了——各种微型传感器能创建图像,传感器形成一个类似人类眼球的、直径超2㎝的半球形,能检测无数个感光细胞,仿生眼内腔还充满了离子液体,液态金属制成的细而柔软的电线就像神经纤维一样……
它将比真正的人眼视力更清晰,纳米传感器的密度可以提高到真实人眼中感光器密度的10倍以上。
研究人员表示,当它的生物相容性、稳定性、性能方面进一步改善后,5年内就会变得实用。
这些强大的性能,不止用于视障人士,还可以用到类人机器人领域,解决人所不能及的工作。
当下前沿的仿生眼技术,听起来都很美好,但现实落地,其实或多或少有着各类问题:技术限制、交互安全性、价格成本高昂、使用寿命有限……
这也是为什么仿生眼似乎看起来很多,但实际上真正用上的人,其实相当少。
等一个仿生眼普及的未来
当Barbaracamperll在人流高峰期走过纽约市地铁站时,她的世界突然全黑了。
她是一名视障人士,30多岁因为遗传疾病完全失明,使用ArgusII仿生眼设备4年了,仿生眼让她重新看见了光影,她却没想到仿生眼会突然失灵。
我正要下楼,突然听到哔、哔、哔的声音,然后眼前的明暗斑块全都消失了。
▲图片来自:比阿特丽斯·德赫亚/纽约时报/REDUX
不止她一人经历了这个问题,但面对设备的故障,这些视障人士毫无办法。
只要一个小地方出现一个小问题,它们的世界就像在漫漫黑夜中一秒间被人关了灯。
这是因为,ArgusII背后的SecondSight公司不再提供设备的升级,年已经几近倒闭,虽然它们后来表示自己在研制一种名为Orion的新产品,表示能治疗几乎所有形式的严重失明,且已在早期临床阶段。
▲Orion植入物的早期可行性研究
但就在近日,SecondSight和一家名为NanoPrecisionMedica的早期生物制药公司合并了,表示后续将专注开发新型药物输送的植入物。
经历了技术创新、监管成功、医疗和金融挫折、高管离职,这家公司濒临奔溃,视觉设备的未来已变得无比模糊。
对于用户来说,他们面临的,是眼中失效的设备带来各类并发症、干扰脑活动,以及移除它的风险、痛苦,还有高昂的费用。
要知道,买ArgusII就得花15万美元(约合人民币95万美元),不是每个普通家庭都能够负担得起,这还不包括手术和后期保养费用。
▲图片来自:RINGOCHIU/ZUMAPRESS/ALAMY
价格太高昂,也是其它仿生眼设备的问题。
更何况目前的仿生眼,还没能真正还原健康人眼所能拥有的视力,简单来说,也就是性价比不高。
当然在发展前期,更重要的是技术本身。
比如仿生眼还要经历还原真实色彩、提高分辨率看清远距离(目前仿生眼都可以说是「近视眼」)等等问题。
临床研究、安全测试,还有围绕技术伦理的依赖性、自主权、用户尊严和问责制,都需要一段时间来发展。
▲RossDoerr无法通过MRI检查脑肿瘤,因为他的医生无法从SecondSight获得有关他的植入物的信息。图片来自:spectrum.ieee/鲍勃·奥康纳
但不要悲观,BBC采访的伦敦验光师BhavinShah拿相机举例道,年发明的数码相机,也是经过了几十年才得到广泛使用。
当技术达到一定程度,视力还原和健康人眼相当甚至更强,相信也就是仿生眼皮普及的时候了。
现在,仿生眼依然朝着好的方向发展。
视觉新技术层出不穷,每年都可以看到飞速的进步,BBC发布的一份年市场研究报告显示,到年,该行业的价值将达到4.26亿美元。
▲图片来自:Usc.edu/迈克·麦奎德
就连Meta,都在申请机械仿生眼的专利了,他们称未来要把仿生眼放在仿生人的身体里,让每个普通人将也能接触仿生眼,在元宇宙中体验增强和虚拟的视觉世界。
据世界卫生组织的数据,全世界至少有22亿人受到某种形式的视力障碍,从轻度视力受损,到完全失明。
我国就有多万视障者,也就是说,每个人里,就有一个视障者。
视障者Pontz经常对妻子说:
我不知道,什么时候以何种方式才能再看到你,但你要相信,总有一天,我们能够再见。
相信并等待,无障碍的路上,走的人多了,路也就亮了。