大脑刺激可以让一些盲人看到光做成的形状

BAA是一名35岁的患者，她在27岁时失明。她仍能察觉光明和黑暗，但实际上，她已经失明了。现在，她和其他以前见过面的人——可能有一天会使用植入大脑的电极来恢复他们有限的视力。在一项新的研究中，这种电极使BAA和其他人的部分视觉皮层以特定的模式发光，使他们能够看到他们脑海中字母的形状。

这项工作在40多年前出现的领域中前进了一步，但进展相对较小。研究结果表明，刺激大脑中图像的技术方法“现在触手可及”。神经科学家Pieter Roelfsema负责指导荷兰阿姆斯特丹神经科学研究所，并未参与这项工作。

20世纪70年代，生物医学研究人员威廉德奥贝特(William D'Aubert，当时在盐湖城犹他大学)首次在大脑中植入电极，以刺激视觉皮层，并开始研究盲人的大脑，以观察他们的形状。通常情况下，视网膜中的视杆细胞和视锥细胞会将光波转换为神经脉冲，并传输到大脑。那里的特殊细胞层称为视觉皮层，处理大脑其他部分使用的信息。

多贝尔的植入物利用了一种叫做视网膜图谱的现象。视野——你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。通过电刺激这个大脑地图的一部分，多贝尔可能会导致闪烁的光，称为视错觉，出现在经历视觉至少几年的盲人的心中。通过刺激不同的电极，他可以使视错觉在人们视野的不同部位发光。

多贝尔梦想能够同时激发许多视错觉来创造图像，有点像电脑屏幕上的像素。得克萨斯州休斯顿贝勒医学院的神经科学家迈克尔比乌坎普说，这一系列研究已经停滞不前。当研究人员试图刺激由许多视错觉组成的复杂图像时，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有一个想法：如果他们不一次性刺激一个形状中的所有视错觉，他们会依次刺激它们，就像一个又一个大帐篷的灯光一样？为了测试这个想法，他们找到了四名癫痫患者，他们在大脑中植入了电极来帮助控制症状。在参与者的同意下，研究人员在视觉皮层的地图部分添加了一组24个微型电极。

在一系列实验中，Beauchamp和他的同事按照模拟字母形状的顺序刺激这些电极，如C和z。闪光发生在相隔约50毫秒的位置，他们一起描绘出一个字母的形状。然后，参与者将使用手写笔在电脑屏幕上画出他们脑海中闪现的图像。Beauchamp和他的同事上周在加州圣地亚哥举行的神经科学学会和预印本服务器年会bioRxiv上报告说，他们表现非常好，轻松地制作了字母图案。

接下来，研究人员对病人BAA重复了这项测试。她已经配备了类似于癫痫患者以前使用的大脑植入物。她用触摸屏画出刺激过程中出现的图案。像视力正常的参与者一样，她设法生成的模型与研究人员汇编的模型非常接近。

到目前为止，研究人员只使用字母图案进行实验——每个参与者有5到10个字母——但他们希望很快使用基本形状，如正方形和圆形。Beauchamp说，对于以前有视力的人来说，这项工作可能有一天会导致一种设备，这种设备使用人们的手机摄像头来观察他们的环境，并将他们看到的东西转化为基本的形状和轮廓，可以直接传输到他们的大脑。“你可以有导航模式、人脸识别模式、阅读模式——各种模式都可以帮助盲人过自己的生活。”

但是这种技术不适合天生失明的人。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，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是好的，但是Beauchamp的潜在需求需要更高的分辨率。Roelfsema说，一个可能的解决方案是在大脑皮层深处植入电极。他说，植入皮层的电极会产生更小的视错觉，这意味着研究人员可能能够同时发射几个电极，而不会将视错觉混合在一起。结合新的测序方法，可以允许更复杂的图像。

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