劉楠

研究人員所做的只是用科技的方式給神經(jīng)元打了個(gè)電話(huà)

“這個(gè)裝置已經(jīng)正式啟動(dòng)了，你能感覺(jué)出來(lái)嗎？能聽(tīng)到嗎？”像在沉寂的黑暗中看到光芒一樣，在一陣嗶嗶聲中，Sarah隱隱約約聽(tīng)到了護(hù)士小姐的說(shuō)話(huà)聲。先是一陣不相信的緊張，繼而是聽(tīng)到聲音的滿(mǎn)足，她一邊使勁點(diǎn)頭，一邊哽咽地喊著“yes，yes”，終于喜極而泣。

這是以色列Rainbow公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Efraim Cohen Arazis在2015騰訊WE大會(huì)上播放的一段視頻。Sarah原本聽(tīng)不到外界的聲音，但她幸運(yùn)地成為第一批人工耳蝸植入者。她植入的人工耳蝸是由澳大利亞的一家公司發(fā)明的，可以幫助人類(lèi)收集聲音并轉(zhuǎn)變成神經(jīng)信號(hào)，經(jīng)相關(guān)神經(jīng)傳遞到大腦，最后識(shí)別為聲音。

這個(gè)人工內(nèi)置設(shè)備將改變這個(gè)姑娘以后的人生際遇，而研究人員所做的只是用科技的方式給神經(jīng)元“打了個(gè)電話(huà)”。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，很多在十幾年前聽(tīng)起來(lái)天方夜譚的事情正在發(fā)生，如基因排序、人工智能、生物材料、3D打印等等。在2015年11月8日騰訊舉辦的主題為“向未來(lái) 共生長(zhǎng)”的WE大會(huì)中，以色列Rainbow公司的聯(lián)合創(chuàng)始人Efraim Cohen Arazis以其盲人祖母和視網(wǎng)膜退化的母親的案例道出，利用科技、軟件和神經(jīng)元的結(jié)合來(lái)尋找新一代醫(yī)療解決方案也是重要的研究方向。

目前，與視網(wǎng)膜退化有關(guān)的疾病在全球的發(fā)病率越來(lái)越高。僅在美國(guó)，就有175萬(wàn)人飽受年齡相關(guān)性黃斑變性視網(wǎng)膜退化癥（AMD）的困擾，而且新患病人數(shù)以年均20萬(wàn)人次的速度增加。而人工視網(wǎng)膜可以讓視網(wǎng)膜致盲患者重見(jiàn)光明。

一些由政府（美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、日本和韓國(guó)）以及私人資本資助的項(xiàng)目，已經(jīng)能夠利用人工視網(wǎng)膜讓患者重見(jiàn)光明。目前的解決辦法是，經(jīng)過(guò)全身麻醉和六小時(shí)不間斷的手術(shù)，為患者植入一個(gè)連接眼睛內(nèi)部多部件的硬件。換句話(huà)說(shuō)，就是為患者植入一個(gè)人工設(shè)備，連接患者的眼睛和大腦。除此之外，患者必須佩戴一個(gè)特殊的眼鏡，這個(gè)眼鏡裝有一個(gè)微型攝像機(jī)、一個(gè)發(fā)射器、一個(gè)視頻處理器和一套為系統(tǒng)充電的電池?；颊咧荒芸吹秸懊妫绻肟吹絻蛇吅退闹?，必須調(diào)轉(zhuǎn)頭部的方向才能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)只能提供60像素的光感，這個(gè)概念就是說(shuō)，患者可以區(qū)分出黑白深淺，也能識(shí)別出物體的存在，但是對(duì)于細(xì)節(jié)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)看不清楚。相比之下，Nano Retina公司研發(fā)的人工虹膜做了更多優(yōu)化。

Nano Retina是由Zyvex實(shí)驗(yàn)室與Rainbow聯(lián)合投資的一個(gè)項(xiàng)目，由美國(guó)、歐洲和以色列的專(zhuān)家聯(lián)合研發(fā)。其主要產(chǎn)品是一片極其微小、易于植入的人造視網(wǎng)膜，被稱(chēng)之為人工虹膜，能夠?yàn)橐暰W(wǎng)膜致盲患者修復(fù)視力。

視網(wǎng)膜致盲的主要原因是眼睛的光感受器退化，阻礙大腦接受眼睛的信號(hào)從而導(dǎo)致失明，而人工虹膜實(shí)際上就是取代了眼睛的光感受器。人工虹膜由納米電極、電路、光感受器和紅外線(xiàn)輻射接受回路組成，緊靠視網(wǎng)膜植入，其電極與眼睛的兩級(jí)神經(jīng)元相連。在接收到視覺(jué)系統(tǒng)生成的圖像信號(hào)之后，人工虹膜便將其轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)，從而刺激神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)，通過(guò)其他神經(jīng)通路經(jīng)由神經(jīng)節(jié)傳遞至大腦，從而識(shí)別視覺(jué)信息，恢復(fù)患者的視力。

人工虹膜通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)配合局部麻醉植入眼睛，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)30分鐘。而且，人工虹膜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕巧，能與眼睛的其他生理功能協(xié)調(diào)作業(yè)，包括瞳孔擴(kuò)張和眼球運(yùn)動(dòng)等，患者能夠從一邊看向像另一邊而無(wú)需轉(zhuǎn)頭。第一代人工虹膜有500像素，第二代達(dá)到2000像素，相比較其他人工視網(wǎng)膜的60像素，已經(jīng)有很大改善。成功植入后，患者也需要戴一副裝有迷你激光發(fā)射器的眼鏡，通過(guò)無(wú)線(xiàn)紅外線(xiàn)為人工虹膜充電，但眼鏡的復(fù)雜程度已經(jīng)大大簡(jiǎn)化。所以，人工虹膜的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

目前，人工虹膜是第一個(gè)可以與神經(jīng)元直接成功溝通的微電極陣列，比其他人工視網(wǎng)膜的耗電量低100倍，并且實(shí)現(xiàn)了用高級(jí)方式將人工視網(wǎng)膜經(jīng)久持續(xù)密封的效果。相關(guān)科技和醫(yī)療領(lǐng)域的專(zhuān)家都認(rèn)為，人工虹膜的臨床目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。人工虹膜將在2016年進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，目標(biāo)價(jià)格為60000美元，預(yù)計(jì)市場(chǎng)化之后將達(dá)到十億美元的市場(chǎng)價(jià)值。

Nano Retina是一種平臺(tái)技術(shù)，它由可以與人體神經(jīng)元直接溝通的微電極陣列組成，可將外界的信號(hào)轉(zhuǎn)變成神經(jīng)語(yǔ)言。當(dāng)前，也可以在其他疾病的醫(yī)療解決方案中使用相似的平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)交及外圍神經(jīng)的交互溝通。

人的身體是一個(gè)巨大、復(fù)雜且神奇的電化機(jī)器。未來(lái)，可以在人體內(nèi)植入可以從外界收集信息的傳感器、人工刺激裝置和治療設(shè)備，以及藥物傳輸泵。這三種設(shè)備之間可以互通，形成閉環(huán)。如果傳感器發(fā)現(xiàn)人體有問(wèn)題，就會(huì)激活刺激裝置，來(lái)解決相應(yīng)的問(wèn)題；如果傳感器發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)某種物質(zhì)缺失，就會(huì)激活藥物傳輸泵，自動(dòng)釋放出適當(dāng)劑量的藥物以穩(wěn)定人體功能。如果這些都可以實(shí)現(xiàn)的話(huà)，那么以后就不會(huì)出現(xiàn)急性病發(fā)作和大型危機(jī)，患者本人也不會(huì)有什么感覺(jué)。

除此之外，對(duì)于癲癇、癱瘓及帕金森綜合癥（老年癡呆癥）等，也可以采用這種“與神經(jīng)元溝通”的方式尋找解決方案。

過(guò)去，人們只能通過(guò)藥物來(lái)控制癲癇發(fā)作的患者；現(xiàn)在，市場(chǎng)上已經(jīng)有一些神經(jīng)刺激裝置，但需要患者自察自知，自己開(kāi)啟這種裝置來(lái)控制病情；而未來(lái)，可能會(huì)出現(xiàn)可以自動(dòng)激活的傳感器而無(wú)需患者干預(yù)，以達(dá)到在發(fā)病之前阻斷疾病的效果?，F(xiàn)在有一些針對(duì)癱瘓患者的護(hù)理機(jī)械，幫助他們站立，幫助他們?cè)谕瑯拥母叨冗M(jìn)行一些活動(dòng)；而未來(lái)，可能會(huì)出現(xiàn)能夠恢復(fù)某些區(qū)域連接的神經(jīng)元和刺激裝置，讓患者恢復(fù)肌肉運(yùn)動(dòng)能力。

目前，Rainbow正在研發(fā)一種可以植入大腦的裝置，以阻止帕金森綜合癥的進(jìn)一步惡化。但是未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵在于要找到記憶是否能夠儲(chǔ)存，這樣才能替換或修復(fù)記憶，或者繞過(guò)因老年癡呆癥壞死的區(qū)域找到新的記憶通道而重新實(shí)現(xiàn)大腦認(rèn)知功能。

對(duì)于未來(lái)的可植入設(shè)備，還有很多問(wèn)題待解。比如，要理解大腦結(jié)構(gòu)和細(xì)胞類(lèi)型，理解神經(jīng)語(yǔ)言，找出數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)和恢復(fù)，要從根源上找出是什么原因?qū)е缕鞴俪鰡?wèn)題。Efraim表示：“對(duì)于植入式醫(yī)療設(shè)備而言，非常關(guān)鍵一點(diǎn)是要有外部設(shè)備做正確的診斷和生理特征數(shù)據(jù)分析，這樣植入式設(shè)備才知道怎么去治療。”