脑中钉入百颗“钢钉”后 她再次看见了世界(2)

2022-05-07 09:27     果壳

2020年,科学家们看上了 "钉床"。这是一种犹他电极阵列,科学家希望用它来改善过去电极的不足。荷兰神经科学家罗尔夫塞马(Pieter R. Roelfsema)的团队在健康猕猴的视觉皮层植入了犹他电极阵列,这种电极就像一个小小的钉床,会穿刺进入视觉皮层,实现对深部位置更精准的刺激。实验里的猴子成功看到了字母等一些更精细的视幻觉,甚至可以识别幻觉的形状和运动情况。猕猴如何做到?可以看《大脑植入1024个电极,我们离"虚拟视觉"还有多远》。

一年后,戈麦斯成为了第一个人类志愿者。

戈麦斯参与的这项临床试验,由西班牙米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学的费尔南多斯(Eduardo Fernández)教授主导。研究团队在她的视觉皮层上植入了一个小小的"钉床"。这个钉床底座的尺寸只有4mm*4mm,大概是小拇指夹盖的一半大小。它上面共有100个1.5mm长的"钉子",排列成10*10的网格,其中96个作为电极使用。

脑中植入"钉床"丨参考文献[1]

然而,戈麦斯并没有在手术后立刻瞬间恢复视力。她遇到了一个难题:如何区分来自电极刺激和自发产生的光幻视。为了帮助戈麦斯明确刺激的时间,研究者会在电极刺激的同时播放一个声音。经过一段时间的训练后,戈麦斯逐渐明白,单个"钉子"的刺激引起的光幻视都是小光点,并且这些小光点总是局限在她视野内左下方相同的一个区域中间。

在这之后,研究者借助戈麦斯可靠的汇报来优化刺激的各项参数。电极刺激产生的光幻视通常是白色的。电流很低时,戈麦斯会看到一些非常暗淡的东西。随着刺激强度增大,幻觉会变亮,并且戈麦斯可以精准定位它们。连续反复的刺激会让幻觉保持稳定的亮度和大小。

通过不同 "钉子"的组合刺激,戈麦斯可以看到并区分出几个分离的点、完整的线、不同的字母。她还尝试了判断视幻觉左右位置的游戏,达到了很高的正确率。

这100个"钉子"就像100块积木一样,戈麦斯学会了如何用它们搭建起眼前的新世界。

判断视幻觉方位的游戏丨参考文献[1]

在实验期的末尾,研究者给戈麦斯戴上了一副"仿生视网膜"眼镜。这副眼镜通过眼镜架上的摄像机,将真实世界带到她的眼前。真实世界的图像经过过滤,留下了边界、拐角等明显的视觉特征。它们被一起编码为电信号传输到电极上。

于是我们便看到了开头那一幕。经过训练后,戈麦斯可以在所有测试中找到黑色色块和白色色块的分界处,也可以找到屏幕上一个较小的白色方块(14*14cm)的位置。

尽管"钉床"理论上只有10*10的像素,仅仅能给她展示一些简单的图形。但这仍然是戈麦斯失明16年之后,第一次能触摸自己"看到"的世界。

这块"钉床"并没有永远留在戈麦斯脑中。6个月后,研究人员取下了电极。在长时间的植入后,犹他电极周围会形成瘢痕组织,从而失去效果。目前没有人可以确定电极在不影响患者大脑的情况下能持续工作多久。费尔南多斯希望通过进一步的研究,将电极使用寿命延长到数十年。

戈麦斯清楚地知道,在自己的有生之年或许无法通过这项技术完全恢复视力。不过她还是向费尔南多斯表示,自己随时可以成为他下一步研究计划的志愿者:毕竟即便是10*10像素的世界,也是未来他人重获光明的希望。

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