还记得小时候读过的那本课外名著吗——《假如给我三天光明》。
海伦·凯勒在多年以前就用文字阐述了，“能看见”是一件多么幸福的事情。
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随着科学发展，一些视觉障碍已经有了有效的治疗手段，但仍有一些眼疾，如视网膜色素变性、视网膜黄斑变性等，让医生无能为力。
而UNSW植入式仿生器件（Implantable Bionics）团队正在研发的“黑科技”——
升级版仿生眼
则有望攻克目前视觉假体的技术瓶颈，让视障人士重新感受清晰的世界。
不只是要盲人“看到”
更要“看清”
那么，什么是仿生眼？如何提高仿生眼的真实效果？UNSW科研团队在这方面的研究有何过人之处？
我们采访到了团队中的郭天若博士，来听一听他的分解吧~
01
“人是怎样看见世界的呢？
如果我们的眼睛是一台照相机，视网膜就好比胶卷。
外界物体反射的光，经过眼部的角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体等，最后统统聚焦到视网膜上。
在这里，发生了一次神奇的光电转换。
视网膜将光信息转变成神经电信息，通过视觉神经，传送到大脑视觉区域。
这一过程完成后，我们就能清晰地看到眼前的事物。”
郭老师生动地向我们介绍着人类的视觉系统。
但是，如果光电转换的中介出了问题——我们的视觉神经受损了，该怎么办呢？
科学家们另辟蹊径，找到了一个似乎万能的解决方法：仿生眼。
绕过眼睛给盲人“视觉”。
02
神奇的仿生眼
仿生眼（Bionic eye），即视网膜神经假体（Retinal prostheses）。
是一项通过人工电刺激病变视网膜中的剩余视觉神经，来恢复丧失视力的技术。
以往的临床试验表明，当电流刺激通过植入电极传递到大脑特殊位置时，盲人大脑内可引发视觉感知或光幻视的能力。
基于此，科学家们开发了一种可植入的微电极阵列。
UNSW Phoenix99 仿生眼系统
电极对视觉神经系统进行刺激，绕过受损的视觉神经，直接将视觉信息传递给视觉中枢。
这样，不用眼睛，我们的大脑就可以直接“看见”外界啦。
知识点
澳大利亚在可植入仿生学方面有着悠久历史：
50年代，成功植入世界上首例视网膜假体，奠基了现代视网膜假体的开发方向；
60年代，开发了世界领先的心脏起搏器和除颤器技术；
70年代，出色的人工耳蜗恢复了上百万患者的听觉。
凭借领先的地位和丰富的经验，澳大利亚的科学家们近年来在植入式仿生器件领域取得了显著成就。
UNSW生物医学工程系（GSBmE），致力于培养新一代生物医学工程师，以延续澳大利亚在植入式仿生器件领域的领先地位。
该系莫西特·施夫达撒尼博士与郭天若博士共同开设的课程仿生器件与神经调控（Bionics and Neuromodulation）深入研究各类仿生设备在临床和研究中的应用，包括人工耳蜗、仿生眼、深部脑刺激、脊柱神经刺激、周围神经调控以及脑机接口设备。
面向各类工程专业的高年级本科生及研究生，是研究植入式仿生器件的必修课程。自2018年开课以来，受到学生与同行的一致好评。
03
仿生眼还有哪些坎儿
随着人工视觉技术的发展，视觉障碍群体成为了科技进步的受益者。
然而，世界范围内视网膜假体的研发已陷入瓶颈期。
虽然一些助力视障患者的产品和技术已经商业化，但在不知道如何更有效刺激视网膜的情况下，仿生眼的应用及效果将受到极大制约。
目前商业化的装置只能针对患有严重失明的患者，植入假体只能为盲人恢复极其有限的基本功能。
“人的视网膜上存在着多条并行的神经通路，
每一条通路都各司其职，负责处理不同的视觉信息；
有的负责轮廓，有的负责细节。
现有的人工电刺激比较粗糙，会无差别激活多条视觉通路，向视觉中枢提供相互矛盾的误导性信息，
从而无法更精确重现正常的视网膜神经编码。”
郭天若老师告诉我们，这是目前视网膜假体无法提供更好的视觉感知的主要原因。
“所以，我们当前的目标是更精细化——为人的神经编制一套特殊编码。”
04
为视神经编码
由UNSW奈杰尔·罗维尔教授（Nigel Lovell）领导的植入式仿生器件团队，致力于攻克目前视觉假体的技术瓶颈，开发适用于更多患者的新一代视觉假体电刺激策略。
不只是要盲人“看到”，更要“看清”。
由团队成员莫西特·施夫达撒尼博士（Mohit Shivdasani）与郭天若博士联合主导的新型高频电刺激策略，能更精确模拟生理视网膜神经编码，从而使植入物向大脑发送更接近于正常的视觉神经编码。
这项技术初期已被证明可以在小鼠视网膜中实现“给光型”和“撤光型”神经通路（ON，OFF）的精确调控。
近期，团队又成功调控“持续型”和“瞬态型”神经通路（Sustained，Transient）。
知识点
这四种视觉通路约占视网膜通路的70%以上，在健康视觉中发挥着重要作用：
“给光型”和“撤光型”主要负责图像的边缘信息明暗处理；
“持续型”负责处理图像的大小及形状；
“瞬态型”负责图像的运动及位置信息。
通过人工电刺激精确控制这四种视觉通路，将会极大提高视网膜假体的效果。
帮助盲人感知更复杂的信息，实现他们看清世界的梦想。
2018至2020年间，UNSW的这一项目获得了多项联合基金支持；
与德国图宾根大学、美国
哈佛大学、上海交通大学、中科院等机构展开了多项合作；
并与上海交通大学签署了博士生联合培养项目。
05
失明者的希望之光
当下，视力受损已成为全球一大难题。
令人谈之色变的神经退行性疾病，诸如视网膜色素变性和视网膜黄斑变性，会引发感光细胞大量丧失，从而引发严重的视力损害，直至失明。
知识点
视网膜色素变性通常在40岁左右出现，并在10年内导致完全失明。
这种疾病可遗传，是目前遗传性失明的主要原因，几乎没有任何有效治疗手段。
全球范围内，每4000人中就有1人发病，且新病例以每年5万例递增。
中国和印度的患病比例更为严重，总发病率比世界平均水平高出10倍。
更多人患有视网膜黄斑变性。截止到2020年，全球有大约2亿此类眼科患者。
随着人口增长和老龄化日趋严重，越来越多的患者将受到这两种视网膜疾病的困扰，而与此同时，社会和家庭也将承受巨大的经济负担。
在澳大利亚，仅2010年一年，与视网膜黄斑变性相关的社会成本就高达51.5亿澳元。
UNSW带有优化电刺激方案的仿生眼能在未来对这两类患者提供更有效的治疗。
另外，视网膜的已知神经网络，以及多条并行通路结构，为研究其他神经系统的人工刺激方案提供了很好的研究模型。
这一项目的部分研究成果亦可为其他神经系统的功能性电刺激提供理论依据。
今年，UNSW科研团队就与美国Feinstein医学研究所合作，成功在迷走神经上应用了相似的高频刺激方案，精确调控了多条神经通路，以达到对不同重要器官的功能控制。
06
拥抱仿生眼的光明之路
郭天若老师告诉我们，现阶段此研究证明了通过优化电刺激策略，的确可以精确控制多条重要视觉通路，从而为使用视网膜假体创造更现实的人工视觉提供了概念上的证明。
下一步，他们将通过更深入了解视网膜神经生理与神经编码机制，改进刺激算法。
力求精准刺激视网膜的每一条神经，帮助盲人感知更复杂的信息，实现他们看清世界的梦想。
莫西特·施夫达撒尼博士表示，新型电刺激策略可应用于不同的视觉假体设备。
尽管在此项研究进入临床测试之前，仍有一些技术障碍有待克服，但这项最新研究已经给我们带来了希望。
我们期待，视觉假体技术有朝一日能为全世界的视力障碍者带来更真实的视觉体验。
在UNSW，你不仅可以站在巨人的肩膀上探索前沿科技，触摸未来世界。
还有萌萌哒老师在学术大路上伴你前行。
奈杰尔教授长期从事神经接口设计相关的研究，当选为7所 顶 尖 学 术机构的院士。
目前已培养出70多位博士生，包括十多位来自中国的博士生。
