仿生眼看到的世界什么样?
作者: 吴苏栗 译 / 2224次阅读 时间: 2015年10月09日
来源: 科海拾贝 标签: 仿生眼 视网膜
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这些黑白图像展示了可能由电子假眼造成的视觉扭曲。这种电子假眼通过刺激视网膜来使病人获得视觉。(图片来源:Ione Fine和Geoffrey Boynton/华盛顿大学)

在世界各地,多种多样的视力恢复技术给了视障人士新的希望,然而,我们却对他们通过这些技术看到的世界所知甚少。华盛顿大学的一项新研究力图探究这个问题,并争取提供视力恢复者所见景象的视觉仿真。这项研究得出的结论是,即使视力恢复技术取得了很大进展,病人通过视力恢复设备所看到的景象还是和病人自己及科学家之前所设想的大不相同。

华盛顿大学的研究人员于8月3日在《皇家学会哲学汇刊B辑》(Philosophical Transactions B)上发表了一篇论文。文中,研究人员用仿真程序将患者通过两种不同的视力恢复技术所能看见的景象制成短视频。这篇论文的主要作者,华盛顿大学的心理学副教授Ione Fine认为这次仿真是史无前例的:“这是首个以某种实际形式对视障人士所恢复视力的可视化仿真。现在我们能说’这就是视网膜有植入设备的人能看到的世界’了。”

Fine认为,这篇文章旨在帮助要接受视力恢复手术的人预期术后的视觉质量,毕竟视力恢复手术具有侵入性且费用高昂。“真的很难下决定,患者必须接受一些长时间的手术才能利用视力恢复设备,而且这些设备也并未将患者的视力恢复到正常状态。所以说,病人能够了解更多的信息就越好。”她解释道。

按照美国盲人基金会所说,有2千多万18岁及以上的美国人丧失视力,并且由于人口老龄化,视力丧失率预计在2030年翻倍。许多病人都是在光线进入眼睛并抵达视网膜后丧失视力的。视网膜位于眼睛的后部,是一个包含成千上万个神经细胞的薄层。视杆细胞和视锥细胞分布在这些神经细胞中,它们将光信号转换成电脉冲,而电脉冲被传送到大脑的视觉中心。不过对于患者来说,视网膜中大部分神经细胞并没有被疾病完全破坏,许多尚在发展中的技术就是利用这些幸存的细胞来让患者恢复视力的。

Fine说,一家公司已经在市场上有一项产品在售,其它公司也干劲十足地准备在接下来5年到10年内进入市场,这对视力恢复设备产业来说是个关键时期。而这些视力恢复设备中有两个是最有希望的。其中一个是电子假眼,它能利用在视网膜上安置的电极阵列来刺激幸存的细胞,从而使视力恢复。另一个是光遗传,在幸存的视网膜细胞中嵌入蛋白质,使它们能感知光线。

但论文的合著者Geoffrey Boynton说,这些设备有一个主要的缺点,那就是通过刺激幸存视网膜细胞所获得的视力和自然视力不太一样。用电刺激会同时刺激到视网膜上的所有幸存细胞,这和细胞实际上对视觉输入的反应是不同的。“视网膜上的细胞种类繁多,它们携带着不同的视觉信息,对视觉输入的反应也不同。”华盛顿大学的心理学教授Boynton解释道。

光遗传也有一些争议。Boynton说:“当下有效的光遗传蛋白质会逐渐变得反应迟钝,而且,它们在可瞄准的不同细胞类型上有限制。”这些技术共同的局限性意味着患者可能会看到失真的图像、像彗星一样的形状或模糊的轮廓。又或者,当一个物体移动过快时,患者可能会暂时失明。

先前对患者所恢复视力的仿真采用了某种被称为“计分板模型”的网格点,这种网格点和足球比赛中的计分板很像。每个电极会在空间中产生可见的点,这些点的集合就是视力恢复患者将会看到的图像。但Fine说他们可能会创造一种新型仿真,因为有时会被用来检测设备的计分板模型并没有很好地将视力恢复技术的质量表现出来,而更好的仿真能够让研究人员获得关于植入物该怎样改进的信息,从而让患者获得更加自然的视力。因此,他们需要更多逼真的模型来让患者、临床医生和研究人员更好地了解这些技术在现实世界中如何发挥作用。

“当这些设备开始植入患者体内,我们就能比较不同类型的设备以及它们的感知结果。”Fine说道,“将视障人士的视力彻底恢复是一个困难的目标,我们需要着手建立更多患者真实所见的图像的复杂模型。如果我们做到了,我们也只是歪打正着地试着改进这些植入设备而已。”

原文链接:http://www.sciencedaily.com/releases/2015/08/150803155221.htm

翻译:吴苏栗  审校:檀泽浩www.psychspace.com心理学空间网
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