不用眼睛也看得見?科學家發明微型晶片,可將影像直接傳送到大腦

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 19 日 8:59 | 分類 晶片 , 醫療科技 follow us in feedly

過去,眼睛失明的人僅能透過器官移植手術才有機會重見光明。不過,最新研究開發出一款可植入大腦的微型晶片,讓來自外界的圖像和聲音可繞過眼睛和耳朵,直接傳達到大腦,幫助病人恢復視覺和聽覺。



可將視覺資訊轉換為數位編碼,直接傳到大腦中

該晶片由美國萊斯大學研究人員發明,是一款可置於大腦中的扁平顯微鏡「FlatScope」,重量僅 0.2 公克、大小為傳統顯微鏡的五千分之一。

FlatScope 能夠監測和刺激神經元,例如,需要讓大腦接收到特定圖像時,便刺激相對應的神經元。意即,FlatScope 可以將視覺資訊轉換為數位編碼的包裹,直接傳到大腦中,讓大腦接收到外界圖像,過程完全不用經過眼睛。

相較舊技術,能感測和刺激更多神經元、2D 變 3D、範圍更深

另一方面,過去科學家已開發出讓活化神經元發光、以便讓科學家觀察大腦活動的技術,同樣的,FlatScope 也能在大腦表層監測不同神經元對圖像的反應。

雖然像這樣用探針讀取神經訊號的技術,過去已經被用於治療帕金森氏症和癲癇,但研究人員指出,目前最先進的探針也僅有 16 個電極,大大限制了人類對大腦活動的研究。相較之下,FlatScope 一次可以監測和刺激成千上萬個大腦皮層的神經元,觀察規模比以往大上許多。

除了較過去技術能監測到更多神經元,FlatScope 還可更深入大腦,研究我們如何處理感官,甚至進而控制感官輸入。此外,FlatScope 觀察到的神經元也較過去從平面進步為立體。

「我們打造的顯微鏡可以捕捉到三維圖像,因此,我們不只可以看見表面,也能看到一定的深度。」研究人員解釋。「現在我們還不知道極限在哪,但我們希望可以看到組織下 500 微米深」。

研究人員指出,這樣的觀察規模,讓他們得以接觸到皮層的密集層,而這裡是大多數大腦計算過程發生的地方,由許多神經元連接組成。

預計 4 年內進行人體試驗

FlatScope 是美國國防部 DARPA 的計畫之一,他們提供共 6,500 萬美元,要打造高解析度神經介面。萊斯大學共獲得 4 年 400 萬美元的經費,目標為開發出可幫助病人回復視聽覺的光學軟硬體介面。

不過,FlatScope 目前仍在初期階段,目前僅在人造螢光物上測試,需要用電線供電以傳輸資料。不過,其觀察規模已經清楚到可觀察到個別神經元,且能跟上大腦活動的速度。

研究人員表示,他們的下一步是在實驗鼠上測試這套系統。一方面,要測試該系統在人體使用安全無虞,另一方面也要找到讓活化神經元發光、以及無線供電給微型顯微鏡和下載數據的方法,預計 4 年內能開始進行人體試驗。

(本文由 數位時代 授權轉載;首圖來源:美國萊斯大學) 

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