神經科學家 保羅·巴赫-裡塔 在 20 世紀 60 年代假設“我們用大腦而不是眼睛看”。現在，一種新裝置利用了這種想法，旨在透過依靠舌頭表面的神經向大腦傳送光訊號，部分恢復盲人和視障人士的視覺體驗。
根據美國法律，法定盲的定義是視力為 20/200 或更差，或視野直徑小於 20 度。根據美國國立衛生研究院的說法，40 歲以上的美國人中有超過一百萬人患有這種疾病。成年人視力喪失每年給美國造成約 514 億美元的損失。
大約需要兩百萬根視神經才能將來自視網膜的視覺訊號（眼睛中光資訊被解碼或轉化為神經脈衝的部分）傳輸到大腦的主要視覺皮層。透過 BrainPort，由位於威斯康星州米德爾頓的 Wicab 公司（該公司由已故的巴赫-裡塔共同創立）的神經科學家正在開發的裝置，視覺資料透過一個直徑約 1.5 釐米的小型數碼攝像機收集，該攝像機位於使用者佩戴的太陽鏡的中心。繞過眼睛，資料被傳輸到一個比手機稍大的手持底座單元。該單元包含變焦控制、燈光設定和電擊強度級別等功能，以及一箇中央處理器 (CPU)，它將數字訊號轉換為電脈衝，從而取代視網膜的功能。
訊號從 CPU 傳送到舌頭，透過一個“棒棒糖”，一個大約九平方釐米的電極陣列，直接放在舌頭上。每個電極對應一組畫素。白色畫素產生強烈的電脈衝，而黑色畫素則轉化為無訊號。舌頭表面的密集神經接收傳入的電訊號，使用者感覺有點像跳跳糖或香檳氣泡。
Wicab 神經科學家艾米·阿諾德森說，目前尚不清楚資訊是隨後被轉移到大腦的視覺皮層（通常傳送視覺資訊的地方），還是轉移到其軀體感覺皮層（解釋來自舌頭的觸覺資料的地方）。“我們不能確定，”她補充說。
就像學習騎腳踏車一樣
無論如何，在使用了該裝置 15 分鐘內，盲人就可以開始透過 BrainPort 解釋空間資訊，非營利性視覺醫療保健和研究機構 Lighthouse International 的研究主管威廉·塞普爾說。電極在空間上與畫素相關聯，因此如果攝像頭檢測到黑暗走廊中間的燈具，則會在舌頭的中心發生電刺激。
阿諾德森說，“這變成了一個學習的任務，和學習騎腳踏車沒什麼不同，”她補充說，“這個過程類似於嬰兒學習看東西的方式。剛開始可能會很奇怪，但隨著時間的推移，它們會變得熟悉。”
塞普爾與每週使用 BrainPort 進行一次訓練的四名患者合作，並指出他的患者已經學會了如何快速找到門口和電梯按鈕、閱讀字母和數字，以及在餐桌上挑選杯子和叉子而無需摸索。“一開始，我對這個裝置能做的事情感到驚訝，”他說。“有個人在看到他的第一個字母時開始哭了。”
該公司總裁兼執行長羅伯特·貝克曼說，Wicab 將在本月底向美國食品和藥物管理局提交 BrainPort 的批准申請。他指出，該裝置可能在 2009 年底獲准上市，每臺機器的成本約為 10,000 美元。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠持續產出關於當今塑造我們世界的發現和想法的有影響力的報道。
重新檢查視覺的挑戰
Wicab 正在與匹茲堡大學醫學中心的 UPMC 眼科中心 合作，以進一步測試 BrainPort。驗光師艾米·瑙將測試該裝置以及其他人工裝置，例如視網膜和皮質植入晶片，以開發用於監測人工視覺進展的標準。
“我們不能只是扔出一張視力表。我們必須退一步，描述這些人正在獲得的基本概念，”瑙說。“影像是黑白的，畫素化的。你如何重新檢查視力？”
瑙對 BrainPort 特別感興趣，因為它不像植入物那樣具有侵入性。
該裝置的關鍵可能在於它對舌頭的利用，舌頭似乎是感知電流的理想器官。那裡的唾液充當了良好的導體，塞普爾說。此外，舌頭的神經纖維密集排列，並且這些纖維相對於其他觸覺器官更靠近舌頭表面，這可能也有幫助。（例如，手指表面覆蓋著一層叫做角質層的死細胞。）
“許多後天失明的人都渴望恢復視力，”瑙說。儘管感覺替代技術不能完全恢復視力，但它們確實提供了空間定向所需的資訊。除了盲人之外，BrainPort 還可以幫助患有青光眼（導致周邊視力喪失）和黃斑變性（使視覺中心視力退化）等視覺缺陷的人。