植入芯片，自然视力协调视觉在黄斑变性研究中的应用

两年前，斯坦福大学(Stanford)的一名研究人员和他的团队展示了一种薄的像素芯片和专门设计的眼镜，他们可以恢复患有黄斑变性的患者视野中心有限的视力。在最近的一项后续研究中，研究人员发现，这种假肢视觉与患者的周边视觉自然结合，不受疾病的影响。

患者可以同时识别视野中心和两侧的彩色线的方向。结果表明，该治疗方法可用于恢复功能性视力。

眼科学教授Daniel Palanker博士说，患者能够看到连贯的图像是“非常令人兴奋的消息”，因为之前所有的视网膜植入都会造成“非常扭曲”的感知。一篇描述新研究结果的论文发表在1月26日的《科学》杂志上自然通讯．该研究的第一作者帕兰克与法国的一组眼科医生合作。

黄斑变性导致患者视野中心逐渐失明，全世界有2亿人患有黄斑变性，其中大多数人年龄在60岁以上。它使人衰弱，因为剩下的周边视觉分辨率很低。这些患者在阅读、识别面孔和执行其他日常生活任务方面存在困难。

的情况发生感光细胞在视网膜的中心，被称为黄斑，退化。这些排列在眼睛后部的紧密排列的细胞感知光线并向其他视网膜神经元发送信号，这些神经元将信号传递给大脑，从而实现视觉感知。当光感受器细胞退化时，大脑就不再接收到创建详细而连贯的图像所需的信息。

目前的治疗方法黄斑变性——比如维生素和针对侵入黄斑并阻碍视力的血管的药物——可以减缓视力下降。但一旦光感受器消失，它们就不能阻止退化或恢复视力。

恢复视力

大约20年前，帕兰克就有了创造一种视网膜假体的想法，只要与光感受器对话的神经细胞完好无损，这种假体就能取代光感受器细胞，接管它们的光接力作用。(视网膜内神经元可被其他视觉障碍(如青光眼)破坏。)第一步是开发一种可以将光转换成电流外科医生可以将其植入眼球后部。1/12英寸的像素芯片通过视网膜神经网络向大脑发送电信号，恢复视野中心的知觉。

该团队还开发了配备摄像机的眼镜，可以将图像传输到芯片上。眼镜上的近红外显示屏将增强的视频流传输到眼睛后部的芯片上。“我们正在替换失去的光感受器老年性黄斑变性用光伏像素，”帕兰克说。“我们用增强现实眼镜投射的不可见光来激活它们。”

经过广泛的临床前研究，Palanker在法国的合作者招募了5名患者，他们都超过60岁，患有晚期黄斑变性，黄斑中央没有光感受器。患者保留了视网膜内神经细胞，可以接收来自植入物的信号。外科医生将盲点上方的视网膜取出，将芯片滑到下面，然后在上面重新安装视网膜。整个过程持续了大约两个小时。

手术几个月后，研究小组发现，在植入物的帮助下，患者能够感知光线，并看到摄像头投射到视网膜上的图案，比如线条和字母。帕兰克和他的团队在2020年2月发表了第一项研究的结果。

连贯的画面

但后续研究仍有两个问题有待解决。第一个问题:患者是否能够将他们的假肢中枢视觉与剩余的自然周边视觉相结合?最初的测试是用虚拟现实眼镜进行的:他们只探索患者是否能看到投影的线条和字母，而周围的自然视觉被阻挡。第二个问题是:这种假肢视力会持续下去吗?

根据这项新研究，这两个问题的答案都是肯定的。

在最初的研究中，一名患者的芯片被错误植入，一名患者后来死于与植入物无关的原因。

在随访中，剩下的三名患者不仅能够看到投射到植入物上的图像，而且还可以同时使用周边视觉。研究人员向患者展示了两条线的图片——一条用不可见的近红外光直接投射到植入物上，另一条则显示在远处的屏幕上。后者迫使他们使用他们的自然边缘愿景．每条线都有不同的颜色，科学家们问病人每条线的方向是什么。Palanker说，这些患者“同时看到这两种模式没有问题，这表明大脑可以同时感知假体和自然视网膜密码。”结果“比我们预期的还要好”。

目前，假肢的视力限制在20/460左右，这使得患者能够看到大的字母。“这是一个令人兴奋的概念证明，”帕兰克说。“然而，为了使它成为一个真正有用的设备，并适用于许多患者，我们需要提高分辨率。”

他的团队正在研究一种像素更小的植入物，这种植入物已经达到了老鼠的自然视觉分辨率。他希望这种新芯片能够为患者提供更好的视力，可能超过20/100。未来的研究还将在更自然的环境中，比如家里，对更多的病人和更长的时间进行测试。

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