电子生化眼让失明患者重见光明
2012-07-23 09:25:24   来源：环球科学   作者：  评论：0 点击：

    特霍在芬兰一家体育奖学金组织工作，他患有色素性视网膜炎，这种遗传病破坏了视网膜上的感光细胞。16岁以前，他的视力还是正常的，但从那时起，他的夜间 视力就开始衰退。20多岁时，他的日间视力也开始衰退。35岁时，特霍的左右眼都失去了中央视力（由视网膜中央的视锥细胞实现的视觉功能，负责精细的视 觉）。40岁时，他只能用外围视力（由视网膜上的视杆细胞实现的视觉功能，负责感受光线强弱）感觉光线。

    2008年11月，一切都发生了改变。德国图宾根大学的埃伯哈特·泽雷纳（Eberhart Zrenner）将一块芯片植入特霍的视网膜。这块芯片替代了视网膜损坏的感光细胞（即视杆细胞和视锥细胞）。在健康的视网膜中，感光细胞将光转化为电脉 冲，后者穿过几层特化的组织，其中一层由双极细胞组成，最后到达大脑。芯片上有1 500个小方块，它们排列在一个约1平方厘米的网格上，每个小方块都含有一个光电二极管、放大器和电极。当光线照在一个光电二极管上时，就会产生微弱的电 流，经过放大器增强后，传送到电极上，刺激附近的双极细胞产生信号，通过视神经传送到大脑。照射在光电二极管上的光线越多，产生的电流就越强。

    植入视网膜的芯片为特霍打开了一扇面向世界的窗户，可以看见约1米外一张A4打印纸大小的范围。通过这扇窗户，特霍可以分辨出人和物体的基本外形和轮廓， 尤其是在明暗反差强烈的时候。但是，植入芯片并没有足够的电极来产生清晰的图像。另外，通过芯片，他眼里只有灰色的东西，感觉不到色彩，因为芯片还不能区 分不同光线的波长。

    尽管有这些局限，在接受手术后的几天内，植入芯片还是戏剧性地改变了特霍与这个世界互动的方式。他10年来第一次能够看见和辨认一些物体，比如餐具和水 果，读出大字体印刷的字母，向房间里的人打招呼，认出自己的亲人。另外两位大约在同一时间内接受芯片移植的患者，可以在阴暗的背景中找到明亮的物体。

    3个月后，泽雷纳不得不取出了芯片，因为移植芯片后，患者很容易受到皮肤感染：患者体外挂着一个袖珍的电池组，通过一条穿透皮肤的电线，向眼睛里的芯片输 送电能，这会在皮肤上留下开放的创口。此外，使用者必须要在计算机旁边，让计算机通过无线信号控制电脉冲的频率，还有视野的亮度和对比度。

    2008年以来，泽雷纳已经使植入芯片变得更安全和轻便。最新的芯片是无线的，到目前为止已经移植到了10个人的眼睛内。这种芯片有两个电磁线圈，一个埋 藏在患者耳后的皮肤下，并伸出一根细细的电线，与视网膜上的芯片连接。另外一个电磁线圈放在一个小型塑料盒里，位于皮肤表面，靠近耳朵的地方。这样，两个 线圈形成了一个完整的电路，向植入的芯片供电。通过旋转外部线圈上的按钮，病人可以调节视野的亮度和对比度。为了进一步改善技术，泽雷纳希望在一个视网膜 上并排植入3个芯片，使病人有更大的视野。

    尽管对于由感光细胞受损引起的失明患者（比如色素性视网膜炎、无脉络膜、黄斑变性等），人工感光器有所帮助，但对青光眼或者其他与视神经退化有关的病变则力有不逮。 

    另一个研究小组也在临床研究阶段初步取得了成功：美国加利福尼亚州第二视力（Second Sight）公司开发的视网膜植入设备Argus II也能治疗色素性视网膜炎，尽管使用的是不同的技术手段。Argus II并没有植入病人的视网膜内，而是通过安装在眼镜上的微型相机来捕捉图像，并将这些图像转换成电脉冲，传递给植入到视网膜表面的电极。与泽雷纳的植入芯 片不同的是，Argus II并不能在视网膜上模拟由光波引起的生理反应，而是产生一幅由亮点和暗点拼成的图片，患者需要经过训练才会解读这些图片。

    即使只是恢复灰度视力，也花费不菲。目前，一旦通过了完整的测试并获得审批，Argus II的安装费将会达到每只眼睛10万美元，而泽雷纳的视网膜植入芯片的价格也不会低于这个数。泽雷纳还必须进行额外的临床实验，才能让欧洲咨询委员会允许 眼科医生使用这种芯片。Argus II已经获得了审批，可以在欧洲大部分地区进行销售，但在美国和其他国家还没有上市。不过，临床实验的初步成功和这项技术的改进速度表明，视网膜植入设备 在不久之后将得到更广泛的运用。