复明之路上的新希望——利用残余视网膜组织完成正常神经信息输出

 

近日，本网登载了一篇主题为‘通过刺激残余视网膜神经元细胞形成视觉信息，以帮助视网膜病变患者恢复视力’的文章，在文中，我谈到：“这种治疗方法的最终效果取决于其根本理论的有效性，及人工刺激和残余的视网膜神经元细胞网络这一组合是否能够形成视觉图像，有效模拟正常视网膜组织处理视觉信息的机制。” 来自纽约州康奈尔大学威尔医学院的S.·尼伦伯格教授（S. Nirenberg）和C.·潘德瑞纳斯博士(C. Pandarinath)发表于本期《美国国家科学院学刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的论文为相关概念的论证迈出了重要的一步。

 

从大体上讲，研究人员利用电子线路、计算机算法和机器学习法的有机组合，由视网膜的输出神经元（视网膜神经节细胞）负责传输按照电子信号的正确形式（电脉冲）进行编码的视觉场景，以供大脑解读，通过这种方法，他们已经培育出了小鼠的视网膜样本，它能够对周维环境、人脸以及运动中的人和车辆等自然场景进行处理。换而言之，该人造视网膜样本模拟了通过视网膜神经节细胞向大脑传输视觉影像的过程，实现了正常视网膜的功能。成功构建视网膜编码器的意义可比作在战争年代中破译了敌方无线电传输密码。

 

这个人造视网膜样本主要由编码器和换能器两个部分组成。在针对患视网膜色素变性的小鼠所进行的实验过程中，换能器就是位于他们病变的视网膜上的一层仍具有电脉冲传输能力的残余的神经节细胞。为了完成编码器与换能器之间的耦合，利用光感基因疗法，对视网膜神经节细胞加以外源性光敏离子通道为介导的人工刺激做出反应。编码器计算出每一个视网膜神经细胞应向大脑释放的电脉冲，并按其对视网膜神经细胞加以直接刺激。经过视网膜的捕捉和处理，自然场景中的视觉信息就会以数以千计的视网膜神经节细胞所产生的集合放电模式完成编码。在此次实验中，科学家们对9800个视网膜神经节细胞产生的放电模式进行了分析。总而言之，尽管视网膜因病变缺少了光感细胞，但是，编码器与换能器却通过模拟正常视网膜的视物方法形成了视觉图像，成功地向大脑传输了视觉所需的信息。

 

我相信，由于其所恢复视觉的质量存在很大的提升空间，因此，该视网膜编码器的技术很快就会对相关的修复装置研发领域产生重要影响。从理论上讲，其恢复的视觉效果将可接近正常视觉。目前，来自纽约的研究人员已经为猴子的视网膜培育出了相应的编码器，其与人类视网膜的结构十分类似。不久的将来，针对猴子的比对试验也即将展开。我认为，对于视网膜色素变性患者而言，尽管研究者们还需要一段很长的时间才能攻克其它各类相关的技术难题，但是，人类的视网膜编译码技术已经呼之欲出，鉴于当今工程学及相关技术的高度发达，也许这种等待将不再遥遥无期。

 

来源网址：http://www.huange.org/web6/zh-hans/node/147

录入：伊然 添加：2012-08-21