生物眼设备进展:从视网膜植入到脑皮层刺激

生物眼设备从视网膜植入转向脑皮层刺激。Prima系统助81%黄斑变性患者恢复中央视力,已在30国获批;ReVision计划2026年启动脑皮层临床试验,旨在绕过受损视神经直接传输图像信号。

从《星际迷航》到威廉·吉布森的赛博朋克小说,科幻作品中描绘的生物视觉增强技术正逐步走向现实。研究人员已成功开发出能够恢复部分失明患者视力的生物眼设备。尽管目前这些装置的功能较为基础,但近年来其性能一直在稳步提升。

Prima设备助81%患者复明

长远来看,这类设备有望提供超越人类自然视力的功能,例如处理人眼无法直接感知的图像信息,或捕捉可见光光谱之外的波段。

视网膜植入物的早期探索与挑战

目前的植入式技术主要聚焦于对抗视网膜病变——即眼睛后部负责感光细胞层的损伤。视网膜受损可能导致完全失明。早在二十多年前,业界便开始尝试使用植入物治疗此类疾病。

德国制造商 Retina Implant AG 开发了首个配备光感应芯片的装置,该芯片被放置在受损视网膜下方,将视觉信号传递至大脑皮层。这一手术过程耗时约8小时,需要在耳后头骨中创建空间以植入电源接收器,并通过皮下电线连接至眼部芯片。

然而,早期技术存在明显局限。患者看到的光斑仅能大致对应物体形状,且由于眼球频繁快速运动,许多植入物随时间推移发生破裂。Retina Implant AG 于2019年停止运营,主要原因之一便是缺乏显著的医疗进展。

另一款早期主要设备 Argus II 结合了安装在眼镜上的摄像头和视网膜植入芯片。摄像头捕获的图像转化为信号,无线传输至芯片(含电源),随后通过60个电极阵列刺激受损视网膜中的健康细胞。尽管 Argus II 在2013年获得FDA授权并显示出积极的早期结果,但最终未能提供足够令人信服的视力恢复效果,并于2019年停产。

新一代技术路径:脑皮层刺激与亚视网膜植入

尽管遭遇挫折,人工视觉领域的研究仍在推进,并衍生出两种较新的技术路线。

第一种方法是将电力和图像数据通过外部摄像头无线传输至植入大脑视觉皮层的芯片。该技术基于直接将电探针放置在大脑后皮层以刺激视觉感知,旨在绕过视网膜和视神经的损伤。比利时公司 ReVision Implant 计划于2026年10月首次开展针对该技术的临床试验。

第二种选择是利用眼镜通过红外信号向手术植入的芯片传输图像和电力。其中,Prima 设备已在患有干性年龄相关性黄斑变性(AMD)的患者中进行测试。AMD是导致失明的主要原因之一。

在一项小型临床试验中,Prima 设备帮助81%的患者恢复了功能性中央视力,使其能够识别字母、数字和单词。目前,该装置已在30个欧洲国家获得许可。值得注意的是,AMD比早期设备主要针对的遗传性视网膜疾病更为常见。但这引发了伦理考量:不同于遗传性视网膜疾病患者,大多数AMD患者仍保留良好的外周视力,而此类复杂手术并非没有风险。

迈向“超人”视力与未来展望

由于这些技术通过电子方式传输视觉信息,它们具备集成额外功能的潜力。借助 Prima 系统,患者已可使用光学变焦功能,且已有算法提议用于优化图像利用。未来可能出现能够超越可见光谱的摄像机,从而提供热成像和夜视能力。一种能提供近红外视觉的装置已在灵长类动物身上完成测试。

尽管前景令人兴奋,但在当前基础的人工视力尚未达到先进水平之前,这些“可选附加功能”的实际意义仍有限。

目前,生物材料兼容性和供电问题仍是阻碍视网膜植入物实现全面、长期视力恢复的主要挑战。此外,来自竞争性的生物解决方案——如干细胞疗法——构成了更大的潜在威胁。干细胞疗法虽处于人体试验早期阶段,但在细胞存活和整合方面仍有巨大障碍需要克服。如果新型视网膜细胞最终能够取代因疾病丧失的细胞,它们有一天可能完全取代生物眼,成为视力恢复的首选方案。

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