人工視覺

簡介人工視覺常應用的方法有兩種：一種叫做“人工視網膜技術”；另一種叫做“電刺激視覺中樞技術”。前者要基於患者的視覺傳導通路以及視覺中樞無功能性障礙，而後者對視覺傳導通路無特殊要求，因此有更廣泛的應用前景，目前估計失明患者有90%屬於后一種情況。60～70年代，科學家通過一系列實驗觀察到視覺系統能被外界電刺激激活。對原發性視網膜色素變性研究發現，即使感光細胞受到破壞，視網膜內層組織仍存在具有功能的神經細胞來傳遞和處理信息。到80～90年代，科學家開始進行人工視覺刺激器的研究。標準理想的視覺假體應具有下列標準：①假體應是可以移動的；②此種假體應利用現有的視覺通路裝置以提供人工視覺；③能複製出極其接近正常的視覺。工作原理一個安裝於失明者眼睛框上的微型攝像機在攝取外界圖像信息后，沿一條導線將信號傳至安裝在視網膜內表面的集成電路晶元上，後者由一個信號處理器和近100個由白金製成的盤狀微電極組成。信號經處理后經微電極傳遞到視網膜內表面下層的神經細胞，並由後者完成餘下的信號傳導，直至抵達大腦皮層的視覺中樞，形成視覺。困難1、這種植入晶元能否長時間存留於眼內便是一個問題。因為眼睛是一個非常嬌嫩的器官，外來植入物的長期存留隨時可能引起感染的發生，而研究人員的最終目標是要在眼內永久性安裝這樣一枚晶元。另外，體液內各種電解質成分對晶元的長期侵蝕也會使晶元的壽命縮短。2、植入晶元的適應性也是一個難題，尤其是當眼球快速轉動時，這種由硅製成的薄片能否隨視網膜的內表面一起自由地運動而又不會划傷視網膜，便成為問題的關鍵所在。3、微電極與視網膜內表面接觸點處的電衝動的強度大小。已知接受電衝動的神經細胞位於視網膜內表面下50－100微米處。要穿越這段距離，電極傳來的電衝動的強度要足夠大，才能保證下面的神經細胞能被有效地激活。但這種電衝動會產生一定的熱量。如果強度過大，很有可能會灼傷視網膜。4、微電極的設計尺寸。研究人員的目標是讓失明者看到的圖像儘可能地清晰。這就要求每個微電極要儘可能的小，其傳出的電衝動的刺激範圍儘可能的集中，這樣在單位面積里受到刺激的神經細胞數就盡量多，所傳遞的信息就會更豐富。但問題是過於集中的電衝動也會產生高溫。5、大腦皮層會接受植入晶元傳來的信號，並把它們還原為圖像信息而產生視覺。進展2008年日本研製出一種人工視覺裝置，可將視覺信號傳達到盲人和視覺障礙者的大腦中。這種裝置所用的一副太陽鏡上裝有掃描攝像機和一個電子裝置，可將眼前的物體圖像變成數字信號，而先前藉助微創手術植入眼睛玻璃體的電極可依據這些數字信號刺激視覺神經，當由此產生的視覺神經信號抵達腦部時，患者就能重新“看”到圖像了。患者所感知的圖像清晰程度取決於植入電極的數量，其作用就相當於數碼相機的像素，電極數量越多，所感知的圖像也越清晰。目前這種人工視覺裝置有9個植入電極，日本專家計劃08年內採用新一代有49個電極的裝置，使患者感知的圖像更加清晰。這一裝置只適用於那些喪失視網膜光信號傳輸能力的人，例如有色素性視網膜炎、自身免疫視網膜疾病或與年齡有關的眼部疾病患者。日本專家希望能在2012年將這種裝置推向市場。