仿生眼這麼貴但能看見什麼?

作者 | 發布日期 2022 年 02 月 26 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


仿生人會夢見電子羊嗎?沒人知道。但現在「仿生羊」可能看得見「電子人」。澳洲科學家花 3 個月幫一小群綿羊視網膜後植入仿生眼,這群羊從此有了超出平常能見的「異常敏銳視力」。

新研究發表在《生物材料》期刊,且仿生眼沒引起任何不良反應,表示可長期植入,安全穩定。雪梨大學和和新南威爾斯大學團隊很快提交文件,準備開始人體實驗。且這可不是動作電影反派戴的玻璃眼珠,真能讓失明者重見光明。

睜開仿生眼,看見新世界

這款即將進入人體的仿生眼名為 Phoenix 99,先來看它如何工作。Phoenix 99 由兩部分組成:刺激器和通訊模組。刺激器植入眼睛視網膜,通訊模組插在耳後皮膚下,使用者戴上裝有微型鏡頭的眼鏡,設備就齊全了。無線連結,微鏡頭捕捉畫面,然後以電訊號傳到通訊模組,解碼成電脈衝模式,傳到植入視網膜的刺激模組,最後視神經傳給大腦,視障者就可看到畫面。

原本正常情形畫面可直接傳到視網膜,光線會轉化為電訊號,透過神經元送到大腦。但某些視網膜病患神經節細胞已破壞,導致無法傳送,就產生視覺障礙。Phoenix 99 創新處就是繞過這些受損細胞,直接刺激底層仍有功能的視網膜神經節細胞,騙大腦感覺到光線。

綿羊研究也發現,這種設備對身體影響非常小。雪梨大學生物醫學工程師 Samuel Eggenberger 說:

設備周圍組織沒有出現意外反應,所以我們預計可植入人體多年。

目前主要對退行性失明(如色素性視網膜炎)病患有功用,也就是視網膜損壞了,但視神經仍能工作,這種病也稱為眼科界的「世界性難題」之一。

最終視障者看到的畫面,可能和人們想像的正常視力有很大不同,只是初級視覺,可看到光影和形狀而已。但如果普及已是很大的進步。

雖然類似的視網膜電刺激概念有人測試過,但結果都不太穩定,Samuel Eggenberger 看需一步步來。仿生眼能提供視障人士周圍簡單資訊,如檢測障礙物,幫忙導航定位,甚至看大字等。且 Phoenix 99 之前已有很多科技公司盯上仿生眼,幾年內很可能在視障者圈司空慣見。

全球最酷的仿生眼

「把一根細導線放在靠近視網膜的地方,通一點點電流,病人看到一個亮點。接著放入兩根電線,病人看到兩個亮點。」Greenberg ,他是知名眼球科技公司 Second Sight 首席執行長。

儘管 Phoenix 99 還沒商用,但 Second Sight 仿生眼早在 2011 年就裝到患者身上,2013 年產品 Argus II 問世,也是 FDA 首次批准重度視網膜變性失明的視覺恢復系統,全球超過 350 人安裝 Argus II。

它和 Phoenix 99 工作原理相同,也是一種視網膜植入物和體外穿戴設備結合,成像效果較模糊且只有黑白色,不過對視障者的意義或許比技術更大。患者 Ross Doerr 回憶,他永遠忘不了某次聖誕節看到聖誕樹上閃閃發光的燈;68 歲老人戴上設備後,第一次看見妻子,激動地哭出來;還有人短短幾年就可戴著 Argus II 出門、滑雪、射箭。

全球不少科技公司都在研究仿生眼系統,因視障問題有各種原因,每家公司都在找方向。澳洲公司 Monash Vision Group 就致力解決視神經損傷。

許多臨床失明者視神經都有受損,Monash Vision Group 製造革命性皮質視覺設備 Gennaris,整體為客製頭部裝置,有鏡頭、無線發射器、視覺處理器及軟體,還有一組植入大腦的 9×9 公釐晶片。前年 Gennaris 已在墨爾本進行人體臨床實驗了,這項技術有望為現在無法治癒的神經系統疾病如肢體麻痹等提供新機會。

黃斑病變(AMD)也是困擾很多老年人的眼疾。當黃斑慢慢侵蝕人眼,患者視覺會變模糊,或眼前出現甩不掉的黑點,AR 隱形眼鏡公司 Innovega 曾透過人工水晶體 iOptik 治療,不過法國 Pixium Vision 更早,2018 年小型無線光伏視網膜下植入物 PRIMA 就被 FDA 批准開始臨床研究

這是無線視網膜下植入物和擴增實境眼鏡組成的「仿生眼」,且比 Argus II 更小、更簡單、更便宜,無需動腦部手術。2019 年法國 5 名患有晚期幹性 AMD 的患者植入 PRIMA 後 12 個月數據表明,所有人視網膜中央都成功引發光感。12 個月後大多數患者可辨識字母還有特定字母序列,沒有不良反應。現在正在歐洲和美國實驗。

PRIMA 為那些失去視力的老年人創造仿生視覺世界。

不過大多數人想像或期待的仿生眼,是像《黑鏡》長得像真正的眼球,沒有外接設備,不用戴厚厚眼鏡,看起來和真眼無異,還有很多酷炫功能。2020 年《自然》雜誌公布令人驚豔的成果,香港和美國研究人員製造出 EC-EYE,被譽為世界第一個 3D 人工眼球

這次看起來更像仿生眼──各種微型感測器創建圖像,感測器形成類似人眼、直徑約 2 公分的半球形,能檢測無數感光細胞,內腔還灌滿離子液體,液態金屬製成細而柔軟的電線就像神經纖維。比真正人眼視力更好,奈米感測器密度可提高到真實人眼感光器密度 10 倍以上。

研究人員表示,當生物相容性、穩定性、性能等都改善後,5 年內就會很實用。強大性能不只視障者可用,類人機器人也能用。

目前仿生眼技術聽起來都很好,但要落實就有各類問題:技術限制、互動安全性、價格高昂、使用壽命有限等,這也是為什麼仿生眼似乎很多,但使用者相當少。

等仿生眼的未來

Barbara camperll 在交通尖峰走過紐約市地鐵站時,世界突然一片黑。她 30 多歲因遺傳病完全失明,使用 Argus II 仿生眼設備 4 年了,仿生眼讓她重見光影,卻沒想到仿生眼會突然失靈。

我正要往下走,突然聽到嗶嗶聲,然後本來可見的明暗色塊都消失了。

不只她有這問題,設備故障讓視障者毫無辦法,只要小地方出現小問題,世界就像漫漫黑夜裡的唯一小燈也熄滅。因 Argus II 背後的 Second Sight 公司不再升級設備,2020 年也近倒閉,雖然後來表示研發新產品 Orion,表示能治療幾乎所有嚴重失明,且進入早期臨床階段。

▲ Orion 植入物早期可行性研究。

但近日 Second Sight 和 Nano Precision Medica 早期生物製藥公司合併,表示將專注開發新型藥物輸送植入物。

經歷技術創新、審查通過、醫療和財務挫折、高層離職,公司瀕臨解散,視覺設備未來無比模糊。對使用者來說更要面臨失效設備的各類併發症、干擾腦部活動,以及移除風險,還有高昂的費用。Argus II 要價 15 萬美元,不是每個家庭都負擔得起,還不包括手術和後期保養費。

價格太高也是其他仿生眼設備的問題,更何況目前的仿生眼還沒能真正恢復如正常人眼視力,簡單說就是性價比不高。當然發展前期更重要的是技術,如仿生眼還要改善還原真實色彩、提高解析度能看見遠距離(目前仿生眼都可說是「近視眼」)等問題。

臨床研究、安全測試,還有技術倫理的依賴性、自主權、使用者尊嚴和問責制,都需要一段時間發展。

但不必悲觀,BBC 採訪倫敦驗光師 Bhavin Shah 以相機舉例,1975 年發明的數位相機也是經過幾十年才普及。當技術達一定程度,視力還原和健康人眼相當甚至更強,就是仿生眼皮普及時了。

現在仿生眼還是朝好方向發展,新技術層出不窮,每年都可看到進步,BBC 的 2021 年市場研究報告顯示,到 2028 年此行業價值將達 4.26 億美元。

就連 Meta 都在申請機器仿生眼專利,稱未來要把仿生眼放入仿生人,讓每個普通人接觸仿生眼,在元宇宙體驗增強和虛擬的視覺世界。據世界衛生組織數據,全世界至少有 22 億人有某種視力障礙,從輕度視力受損到完全失明。視障者 Pontz 常對妻子說:

我不知道什麼時候、用什麼方式才能再看到妳,但妳要相信總有一天,我們能再見。

相信並等待,走的人多,路就會更寬廣。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:pixabay

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