神經(jīng)學(xué)家用舌頭代替眼睛助盲人“看”世界

　 已故神經(jīng)學(xué)家保羅·巴赫伊麗塔（Paul Bach-y-Rita）在20 世紀(jì)60 年代提出假說：“人類并不是用眼睛，而是用大腦來看見事物的。”現(xiàn)在，一種非植入式裝置利用了這種理念，致力于幫助視覺受損的病人重“見”大千世界。它的工作原理是，依靠病人舌頭表面的神經(jīng)把光信號傳輸?shù)酱竽X里去。

這種裝置是美國威斯康星州米德爾頓Wicab 公司（早年由巴赫伊麗塔合伙創(chuàng)立）的一群神經(jīng)學(xué)家發(fā)明的，2003 年進(jìn)行了首次演示，最終將于今年年底推向市場。被命名為BrainPort 的這套設(shè)備，試圖取代原來負(fù)責(zé)將視覺信號從視網(wǎng)膜傳輸?shù)酱竽X主視覺皮質(zhì)的200 萬個(gè)視神經(jīng)細(xì)胞的作用。一個(gè)微型數(shù)碼攝像機(jī)被嵌置在太陽眼鏡鏡片中間的鏡架上，負(fù)責(zé)收集可見光數(shù)據(jù)。用戶戴上這副特制的眼鏡后，可見光數(shù)據(jù)將繞過眼睛，傳 遞到一臺手持式主機(jī)上，它能完成控制鏡頭縮放、調(diào)整光學(xué)設(shè)置等功能，還配備了一塊中央處理器，負(fù)責(zé)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電子脈沖。中央處理器處理后的信號，通 過被昵稱為“棒棒糖”的裝置傳送到舌面。“ 棒棒糖”是一塊9 平方厘米大小、矩陣式排列的電極組，將被直接貼合在舌面上。舌面似乎是感知電流的理想器官。（唾液也是一種良導(dǎo)體。） 此外， 舌頭上的神經(jīng)纖維排列緊密，比其他觸覺器官的神經(jīng)纖維更接近表面。比如說，手指皮膚表面的神經(jīng)纖維就被一層由凋亡細(xì)胞構(gòu)成的角質(zhì)層（stratum corneum）所覆蓋。

“棒棒糖”上的每枚電極都對應(yīng)于一組像素。白色像素產(chǎn)生出一個(gè)強(qiáng)電子脈沖，黑色像素則不產(chǎn)生任何脈沖信號。舌面下的神經(jīng)纖維接收到不斷傳來的電子信號，給 使用者帶來的感覺有點(diǎn)像是跳跳糖（Pop Rocks，一種放進(jìn)嘴里會噼啪作響的碳酸糖果）或香檳酒泡泡。非贏利性視覺康復(fù)和研究組織——燈塔國際（Lighthouse International） 的研究主管威廉·塞佩爾（William Seiple）介紹說，通常使用這套裝置15 分鐘后，盲人就能學(xué)會如何理解它所獲取的周圍空間信息。如果攝像機(jī)在一條黑暗走廊的中間檢測到一些發(fā)光物，電極陣位與像素的對應(yīng)關(guān)系就會讓電脈沖刺激出現(xiàn) 在舌面中部。“這就像是學(xué)習(xí)一項(xiàng)技能，與學(xué)習(xí)騎自行車沒什么兩樣，”Wicab 公司的神經(jīng)學(xué)家艾梅·阿諾爾杜森（Aimee Arnoldussen）說，“這個(gè)過程與嬰兒學(xué)會怎么去‘看’的過程相似。一開始事情顯得有點(diǎn)怪，但一段時(shí)間之后就會變得得心應(yīng)手。”塞佩爾手頭有4 位參與實(shí)驗(yàn)的病人，他們每周進(jìn)行一次使用BrainPort的訓(xùn)練。他注意到，受試病人已經(jīng)學(xué)會了如何快捷地找到門口和電梯按鈕，怎樣閱讀字母和數(shù)字，還 能在餐桌上方便地揀選杯子和刀叉，不用再像過去那樣四處摸索了。“起初我沒有預(yù)料到這個(gè)裝置能做這么多事情，”塞佩爾說，“有位盲人第一次看見字母后激動(dòng) 地哭了。”正常人眼獲取的光信號會傳輸?shù)酱竽X的視覺皮層，而舌頭獲得的觸覺數(shù)據(jù)則是在體感皮層（somatosensory cortex）接受處理的，那么BrainPort 發(fā)出的電信號是被傳輸?shù)搅艘曈X皮層還是體感皮層呢？研究人員目前還無法確切回答這個(gè)問題。

為了開發(fā)一種標(biāo)準(zhǔn)來監(jiān)測這種人工視力的提高程度，美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心眼科中心的驗(yàn)光醫(yī)師埃米·諾（Amy Nau）將用視網(wǎng)膜和腦皮質(zhì)層植入芯片之類的尖端儀器對BrainPort 做進(jìn)一步測試。她說：“我們不能隨隨便便拋出一份視力檢測表就算交差了事。我們必須退一步，從更基礎(chǔ)的層面上描述這些人正在獲得的這種初步技能。”埃米之 所以對BrainPort 特別感興趣，是因?yàn)檫@種裝置不用植入人體，不會給使用者造成身體創(chuàng)傷。

埃米指出：“很多后天致盲的人都極度渴望能夠恢復(fù)視力。”根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院的數(shù)據(jù)，美國40 歲以上符合法定失明標(biāo)準(zhǔn)的盲人至少有100 萬人（所謂法定失明標(biāo)準(zhǔn)，指的是矯正視力不高于0.1，或者視野小于20 度）。成人視力喪失造成的社會支出，僅在美國，每年就高達(dá)514 億美元。雖然感官替代技術(shù)無法完全重建視力，但它們確實(shí)為盲人獲取空間方位提供了必要的信息幫助。Wicab 公司總裁兼首席執(zhí)行官羅伯特·貝克曼（Robert Beckman）透露，該公司已經(jīng)按計(jì)劃在今年8 月底向美國食品及藥品管理局（FDA）提交了BrainPort 的上市申請。他說，這種設(shè)備可能在2009 年底獲準(zhǔn)上市，每臺售價(jià)約為1 萬美元。