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大脑刺激可以让一些盲人看到由光构成的形状

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-05-04浏览次数:1110

这位35岁的BAA在她27岁时失明了。她仍然可以探测到光明和黑暗,但出于她的意图和目的,她是盲目的。现在,她和我以前见过的其他人 - 有一天可能会使用植入大脑的电极来恢复有限的视力。在一项新的研究中,这个电极使BAA和其他视觉皮层的部分以特定的模式照亮,使他们能够看到他们脑海中字母的形状。

这项工作在40多年前出现的领域向前迈出了一步,但进展相对较小。结果表明,刺激大脑图像的技术方法“现在已经触手可及”,Pieter Roelfsema是一位神经科学家,负责指导荷兰阿姆斯特丹神经科学研究所。

在20世纪70年代,生物医学研究员威廉多贝尔(当时在盐湖城的犹他大学)首先在大脑中植入电极来刺激视觉皮层,并开始研究盲人的大脑来观察其形状。通常,视网膜中的视杆和视锥细胞将光波转换成传递到大脑的神经冲动。特殊的细胞层,称为视觉皮层,处理大脑其他部分使用的信息。

Dobelle的植入物利用了一种称为视网膜成像的现象。视觉 - 您在观察世界时看到的空间平面 - 大致映射到视觉皮层的一部分。通过电刺激这个脑图的一部分,Dobelle可能会使闪光被称为光的幻觉,出现在盲人身上,但至少在经历了几年视力的人的心中。通过刺激不同的电极,他可以使光的幻觉在人类视野的不同部分发光。

Dobelle梦想立即激发许多光幻觉来创建图像,有点像计算机屏幕上的像素。德克萨斯州休斯顿贝勒医学院的神经科学家Michael Beauchamp表示,该系列赛停滞不前。当研究人员试图刺激由许多凤凰组成的复杂图像时,例如字母表中的字母,人们的大脑似乎将预期的图像涂抹成无法识别的东西。

他和贝勒的同事威廉博斯金和丹尼尔约瑟夫都有一个想法:如果他们没有立即刺激一个形状中的所有光线幻觉,而是按顺序刺激它们,就像一个大帐篷的灯光一个接一个。相同?为了测试这个想法,他们发现四个患有癫痫症的人在他们的大脑中有电极来帮助控制症状。经参与者同意,研究人员在视觉皮层的地图上添加了一组24个微小电极。

在一系列实验中,Beauchamp及其同事以模拟字母形状的序列刺激电极,例如C和Z.闪光发生在相隔大约50毫秒的位置,它们共同描绘了一个字母形状。然后,参与者将使用手写笔在计算机屏幕上绘制闪现在他们脑海中的图像。 Beauchamp及其同事上周在加利福尼亚州圣地亚哥的神经科学学会年会上报告说,预先印制的服务器bioRxiv表现非常好,并且很容易制作字母图案。

接下来,研究人员与患者BAA重复测试。她之前已经配备了类似于癫痫患者使用的大脑植入物。她使用触摸屏绘制刺激过程中出现的图案。与视觉动机的参与者一样,她设法产生的模式与研究人员建模的模式非常接近。

到目前为止,研究人员只尝试了字母模式 - 每个参与者5到10个字母 - 但他们希望能够很快使用基本形状,如正方形和圆形。 Beauchamp表示,对于有远见的人来说,有一天工作可能会导致设备用户的手机摄像头观察他们的环境并将他们看到的内容转换成基本的形状和轮廓。形状和轮廓可以直接传递到他们的大脑。 “你可以拥有导航模式,人脸识别模式,阅读模式 - 各种模式可以帮助盲人过上自己的生活。”

但这种技术不适合盲人出生。这是因为在儿童早期发育期间,他们的视觉皮层经常被其他功能接管,例如听觉处理。 Roelfsema还指出,Beauchamp的团队每秒只能刺激大约20个光幻视。这对于相对简单的形状和字母非常有用,但Beauchamp的潜在要求需要更高的分辨率。 Roelfsema说,一种可能的解决方案是将电极植入皮层深处。他说皮质植入的电极会产生较小的光线幻觉,这意味着研究人员可以同时发射几个电极,而不会混合使用异物。结合新的测序方法,可以允许更复杂的图像。