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幾十年來，科學家們一直致力於創造一種光學義肢，至少可以為那些患有視網膜色素變性、黃斑變性和其他視網膜損傷疾病的患者恢復部分視力。 一些視網膜植入物已開始兌現這一承諾，但研究人員仍面臨挑戰，需要開發一種技術，除了提供清晰的影像外，還能長期舒適地佩戴。
德國的Retina Implant, AG 公司認為，它在這兩個領域都取得了巨大進展。今年晚些時候，該公司將啟動第二期臨床試驗，在未來幾年內為約 50 名患者植入視網膜下（視網膜下方）植入物，屆時這一說法將得到檢驗。與此同時，總部位於加利福尼亞州西爾馬的Second Sight Medical Products 公司計劃於今年晚些時候在歐洲將視網膜上（視網膜上方）植入物商業化。 麻省理工學院和其他機構以及醫療技術公司的研究人員也在開發視網膜植入物——視網膜覆蓋在眼睛的內表面，並以光和顏色的模式記錄影像——但其進展不如 Retina Implant 或 Second Sight 公司。
視網膜的重新喚醒
Retina Implant 公司於 2005 年啟動的初步人體臨床試驗提高了 11 名患者的視力，使他們能夠識別物體，並清楚地看到形狀，以至於他們可以將單個字母組合成單詞，或者基本上在正常閱讀距離和正常光照條件下進行基本水平的閱讀，該公司聯合創始人兼董事、德國圖賓根大學眼科研究所所長 埃伯哈特·茨雷納 說。 茨雷納於 5 月在佛羅里達州勞德代爾堡舉行的 2010 年視覺與眼科研究協會年會上展示了該試驗的結果。
Retina Implant 公司的第二期臨床試驗旨在將該公司最新版本的技術植入到更大範圍的患者群體中。 新的植入物不再有外部部件——其電源位於耳後皮膚下，透過一根細電纜連線到眼球，這樣晶片一旦植入就不會移動。（這可能會損壞晶片。）
視網膜色素變性會殺死視網膜的光感受器，即視杆細胞和視錐細胞，這些細胞將光轉換為大腦的電訊號，從而導致視力喪失。 這種疾病是最常見的遺傳性視網膜退化形式之一，在美國約有 4000 人中就有 1 人患病。 年齡相關性黃斑變性 (AMD)是美國 60 歲及以上人群視力喪失的主要原因，它會逐漸破壞清晰的中央視力。 黃斑（眼睛後部的光敏視網膜組織）以兩種方式退化：在“乾性” AMD 中，黃斑的光敏細胞緩慢分解；在“溼性”形式中，視網膜後面的異常血管開始在黃斑下生長，從而使其移位。
Retina Implant 公司的裝置是一種三毫米乘三毫米的微電子晶片（0.1 毫米厚），包含約 1500 個光敏光電二極體、放大器和電極，直接植入視網膜下方，透過刺激內部視網膜神經細胞來產生人工視覺。 該晶片放置在視網膜的黃斑區域，吸收進入眼睛的光線，並將其轉化為電能，從而刺激任何仍在發揮作用的視網膜神經。 這種刺激透過視神經傳遞到大腦。
據茨雷納稱，大腦需要一到兩天的時間來適應晶片輔助視覺。 “通常，人們對視網膜植入物最初的期望只能看到線條，”他說。 “然而，科學家們發現，人腦可以快速地重新訓練自己，將不同灰度級別的線條和形狀解釋為有意義的影像。” 茨雷納補充說，藉助晶片，一位 Retina Implant 公司的患者報告說，他看到影像和文字略微閃爍，就好像它們是透過游泳池底的小波紋觀看的一樣。
電源（植）入
“視網膜下方法的主要進步在於植入物本身對光敏感，”牛津大學默頓學院的玻璃體視網膜外科顧問醫生兼眼科教授 羅伯特·麥克拉倫 說。 麥克拉倫專門治療 AMD、視網膜色素變性、脈絡膜缺失症和斯塔加特病患者，他是 Retina Implant 公司在英國進行的第二期臨床試驗的首席外科醫生。 試驗也將在德國、匈牙利和義大利進行。
麥克拉倫贊同將植入物放置在視網膜下方的想法，這樣它可以刺激視網膜的雙極細胞，這些細胞將來自光感受器的訊號傳遞到神經節細胞。 “另一個優點是，植入物放置在刺激眼睛光感受器的首選位置，”他說。 “它對光敏感這一事實簡化了佈置，儘管實際的手術仍然非常複雜。”
設計視網膜下植入物的一個難點是為裝置供電。 一些研究人員曾希望利用進入視網膜的光線，但他們發現能量不足，麥克拉倫說。 “視網膜下植入物的想法自 20 世紀 70 年代就已出現，”他補充說。 “但在 Retina Implant 公司進行試驗之前，尚未證明其功能性。”
光線、相機、動作
視網膜下方法將植入物放置在視網膜表面下方以刺激雙極細胞，而視網膜上植入物則直接使用來自相機的訊號和來自外部發射器的電力來刺激神經節，相機和電源都安裝在眼鏡上。 就 Second Sight 公司的技術而言，接收器植入在眼球的透明粘膜下，稱為結膜。 太陽鏡上的小型攝像頭捕捉影像並將資訊傳送到影片處理器，影片處理器與無線微處理器和電池組一起佩戴在腰帶上。* 在影片處理器將影像轉換為電子訊號後，眼鏡上的發射器將該資訊無線傳送到接收器，接收器又透過一根細電纜將訊號傳遞到電極陣列，刺激電極陣列發出電脈衝。 這些脈衝會在視網膜中引起反應，並透過視神經傳遞到大腦，大腦會感知到與受刺激電極相對應的明暗點圖案。 患者學習將產生的視覺圖案解釋為有意義的影像。
麥克拉倫說，使用視網膜上方法，“您可能會比使用視網膜下植入物刺激更多的視網膜，並且更容易調整對比度和光線。” 視網膜上植入物的一個缺點是，它們需要安裝在眼鏡上的攝像頭，這很笨重，並且需要患者移動整個頭部（而不是僅僅是眼球）來觀察周圍環境，他補充道。
視網膜上植入物已經取得了一些成功：例如，去年，倫敦 Moorfields 眼科醫院一名 73 歲的男子接受了 Second Sight Argus II 植入物，30 年來首次重見光明。 據該公司稱，共有 30 人正在測試 Argus II 植入物，其中一些裝置已經安裝了三年多，該公司預計今年晚些時候在歐洲商業推出 Argus II。
*更正（2010 年 6 月 16 日）：本文最初宣告影片處理器安裝在眼鏡上。