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能看到一條畫在白板上的黑線，對一個普通人來說沒什麼了不起，但對於失明16年的戈麥斯來說，卻是十分驚喜的。
因視神經病變破壞了連接眼睛和大腦的神經，42歲的戈麥斯至此失明，甚至感受不到一點光線；16年後，一項「新技術」讓58歲的她重見光明——雖然看到的僅是黃白色的點和圖案。
佩戴著裝備有相機的眼鏡的戈麥斯
類似人工耳蝸與起搏器
這歸功於一副經過改進的眼鏡，該眼鏡被塗黑並配備了微型相機——已連接到處理實時視頻輸入的計算機，並將其轉換為電子信號。 懸掛在天花板上的電纜將系統連接到嵌在戈麥斯頭骨後部的端口，該端口與大腦後部視覺皮層中的100電極植入物相連。借助該系統，她能看到吸頂燈、人和印在紙上的字母、基本圖形，甚至能玩一款簡單小遊戲。
以上是米格爾·埃爾南德斯大學神經工程系主任愛德華多·費爾南德斯（Eduardo Fernandez）數十年研究的成果。而長期以來，大多數研究者都嘗試通過人工眼睛或視網膜，幫助失明患者恢復視力，取得了一定成功。在商業化案例上，尤以Second Sight最為典型，它分別在2011、2013年獲得批准，在歐洲和美國銷售人造視網膜。
但對那些連接視網膜和視覺皮質的神經受到損害的患者而言，這種方法並不管用。費爾南德斯通過植入技術直接直接向大腦傳輸信號做到了突破。其實該技術原理並不新鮮，數十年來，主流醫療設備一直都在利用其基本原理，譬如起搏器、人工耳蝸。
以人工耳蝸為例，它主要由兩部分組成：處理系統和內耳植入體。前者對外部麥克風產生的信號進行處理，並將數字信號傳輸給後者；後者的電極把電流傳輸給附近的神經，大腦對神經傳來的信號進行處理。至1961年面世以來，目前人工耳蝸已被全球超過50萬人使用。
曲折的實驗歷程
事實上，此前類似實驗早已存在，但幾乎沒有成功案例。
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據悉，早在1929年，德國神經科醫生奧特弗里德·弗里斯特（Otfrid Foerster）在一次手術期間發現，在患者視覺皮質中插入一根電極，患者會看到一個白點。此後，科學家和科幻作者設想出各種人造視覺系統：信號傳播路線為相機-計算機-大腦；更有甚者開發出了初步的系統。
2000年代初期，這一假設成為現實。生物醫學研究人員威廉·多貝利（William Dobelle）在一名自願接受試驗的患者頭部安裝了人工視覺系統，但在開啟系統不久後，患者發生痙攣並倒在地上。原因是因為電流過高，對大腦的刺激過強，超出了正常範圍。
與多貝利相比，費爾南德斯要保守得多，背後的細節也要複雜得多：
- 首先，要解決相機問題，即人類視網膜會生成何種信號？為此，他從剛剛死去的人眼睛中取出視網膜，將視網膜與電極相連，並暴露在光線下了解電極的信號；其團隊還利用AI技術，將視網膜輸出的電信號與簡單的視覺輸入匹配，以編寫軟件便於自動模擬該過程。
- 其次，要將電信號傳輸給大腦。在費爾南德斯研制的人工視覺系統中，一根電纜與多通道神經電極（尺寸略小於AAA電池凸起的正極）相連。多通道神經電極上有100個微型電極，每個電極可向1-4個神經元傳輸電流。在患者頭部植入多通道神經電極時，電極會穿過大腦表面。為確保安全，還必須對電極逐個校準，逐步加大電流，直到受試者產生光幻視。
多通道神經電極有100個微型電極
商業化：挑戰與前景
成功不是一蹴而就的，費爾南德斯也有著對系統功能細節的諸多擔憂。
首先，人體免疫系統會攻擊電極，在電極周圍產生瘢痕組織，從而削弱信號。其次，目前無法知道電極的正常使用壽命——對於要通過腦部手術才能使用的醫療設備而言，使用壽命是重要的先決條件。最後，不清楚大腦從多通道神經電極接受信號的負載能力，無法貿然提升圖像分辨率，以「確保」恢復視力。
為此，費爾南德斯表示，盡管開展了動物實驗，但動物無法表達感受，未來數年，還會在5名失明患者植入該系統。另外他還指出，類似人工耳蝸，人工視覺系統要做到真正普及，還需要通過無線方式向電極傳輸信號和電能；但目前該系統還需要使用有線連接，未來也需要許多次迭代才可能最終定型。
不過值得期許的是，全球失明患者達到3600萬，費爾南德斯的方法它繞過了眼睛和視神經，能滿足人工視網膜無法解決的其中大部分患者的需求。一旦該技術試驗成功並走上臨床，勢必能掀起一股浪潮，我們也期待更多團隊能投入到該技術的研發及產業化進程中。
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參考資料：
https://www.technologyreview.com/s/615148/a-new-implant-for-blind-people-jacks-directly-into-the-brain/