神經學家用舌頭代替眼睛助盲人“看”世界

已故神經學家保羅·巴赫伊麗塔（Paul Bach-y-Rita）在20 世紀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把光信號傳輸到大腦里去。

　　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立）的一群神經學家發明的，2003 年進行了首次演示，最終將于今年年底推向市場。被命名為BrainPort 的這套設備，試圖取代原來負責將視覺信號從視網膜傳輸到大腦主視覺皮質的200 萬個視神經細胞的作用。一個微型數碼攝像機被嵌置在太陽眼鏡鏡片中間的鏡架上，負責收集可見光數據。用戶戴上這副特制的眼鏡后，可見光數據將繞過眼睛，傳 遞到一臺手持式主機上，它能完成控制鏡頭縮放、調整光學設置等功能，還配備了一塊中央處理器，負責將數字信號轉換成電子脈沖。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。（唾液也是一種良導體。） 此外， 舌頭上的神經纖維排列緊密，比其他觸覺器官的神經纖維更接近表面。比如說，手指皮膚表面的神經纖維就被一層由凋亡細胞構成的角質層（stratum corneum）所覆蓋。

　　“棒棒糖”上的每枚電極都對應于一組像素。白色像素產生出一個強電子脈沖，黑色像素則不產生任何脈沖信號。舌面下的神經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像是跳跳糖（Pop Rocks，一種放進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，盲人就能學會如何理解它所獲取的周圍空間信息。如果攝像機在一條黑暗走廊的中間檢測到一些發光物，電極陣位與像素的對應關系就會讓電脈沖刺激出現 在舌面中部。“這就像是學習一項技能，與學習騎自行車沒什么兩樣，”Wicab 公司的神經學家艾梅·阿諾爾杜森（Aimee Arnoldussen）說，“這個過程與嬰兒學會怎么去‘看’的過程相似。一開始事情顯得有點怪，但一段時間之后就會變得得心應手。”塞佩爾手頭有4 位參與實驗的病人，他們每周進行一次使用BrainPort的訓練。他注意到，受試病人已經學會了如何快捷地找到門口和電梯按鈕，怎樣閱讀字母和數字，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。“起初我沒有預料到這個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 地哭了。”正常人眼獲取的光信號會傳輸到大腦的視覺皮層，而舌頭獲得的觸覺數據則是在體感皮層（somatosensory cortex）接受處理的，那么BrainPort 發出的電信號是被傳輸到了視覺皮層還是體感皮層呢？研究人員目前還無法確切回答這個問題。

　　為了開發一種標準來監測這種人工視力的提高程度，美國匹茲堡大學醫學中心眼科中心的驗光醫師埃米·諾（Amy Nau）將用視網膜和腦皮質層植入芯片之類的尖端儀器對BrainPort 做進一步測試。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，是因為這種裝置不用植入人體，不會給使用者造成身體創傷。

　　埃米指出：“很多后天致盲的人都極度渴望能夠恢復視力。”根據美國國立衛生研究院的數據，美國40 歲以上符合法定失明標準的盲人至少有100 萬人（所謂法定失明標準，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514 億美元。雖然感官替代技術無法完全重建視力，但它們確實為盲人獲取空間方位提供了必要的信息幫助。Wicab 公司總裁兼首席執行官羅伯特·貝克曼（Robert Beckman）透露，該公司已經按計劃在今年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，這種設備可能在2009 年底獲準上市，每臺售價約為1 萬美元。