編者按：往大腦中植入電子設備已經不再是科幻情節，各項技術和案例漸漸來到了現實，而人工視覺，就是大腦植入物的下一個方向。
不光馬斯克的腦機接口公司 Neuralink，世界各地的研究所和公司都在進行相關的實驗，通過大腦植入物，為視障人士提供視覺。
這些技術都很類似：跳過眼球和視神經，直接通過電極向大腦發射視覺信號。
雖然目前這項技術還在早期階段，視覺成像質量還比較粗糙，但無疑還是為視障人士群體帶去了「光明」。
以下是編譯後的內容：
▲ Berna Gomez，西班牙埃爾切米蓋爾 · 埃爾南德斯大學視覺設備研究的一位志願者
跳過眼睛，重現光明
Brian Bussard 的大腦中有 25 個微小的晶片。
這些晶片於 2022 年 2 月安裝，是一套為失明人士提供基本視力的無線設備，Bussard 是這些設備測試的首位參與者。
56 歲的 Bussard 在 17 歲時因視網膜脫落失去了左眼視力，2016 年也因失去右眼視力而完全失明，「這是我經歷過最艱難的事情」，他說，最終他適應了如何在黑暗中生存。
2021 年，Bussard 聽說了芝加哥伊利諾伊理工學院的視覺假體實驗。研究人員警告他說，該設備是實驗性的，視覺能力也不太可能恢復到以前的水平。
盡管如此，Bussard 還是選擇了報名。現在 Bussard 靠這 25 個小晶片，獲得了非常有限的視力，通過白色和彩虹色圓點來感知外界的人和物體，他形容：
就像雷達螢幕上的閃光。
▲Brian Bussard
Bussard 是世界上為數不多冒著腦部手術的風險獲得視覺假體的視障人士。類似的實驗也在西班牙的埃爾切米蓋爾 · 埃爾南德斯大學進行，這所大學的研究人員為四個人植入了類似的系統。
要理解這些電子設備如何為視障人士帶去光明，需要先理解眼球成像的原理。
當光線進入眼球時，它首先穿過角膜和晶狀體，即眼睛的外層和中間層，當光線到達眼睛後部的視網膜時，被稱為光感受器的細胞將其轉換為電信號，再通過視神經傳播到大腦，大腦就將這些電信號解析為看到的圖像。
大部分視障發生的原因，都是視網膜或視神經的損壞，導致眼睛無法與大腦正常交流。
而植入物的原理，正是完全繞過眼睛和視神經，將信息直接發送給大腦，因此理論上說，通過植入物有可能解決任何失明的原因，無論是眼病還是外傷。
負責與眼睛交流，處理眼球發送信息的特定大腦區域稱為視覺皮層，位於頭部後部，為植入電子設備提供了便利。
▲ 伊利諾州理工學院實驗團隊發布的原理圖
這 25 塊晶片實際上是小型化的刺激器，可以發出溫和的電流，每個晶片的大小約等於一個鉛筆橡皮擦，包含 16 個比頭發絲還細的微小電極，每個電極都可以單獨控制，Bussard 腦中一共有 400 個植入的電極。
而一副安裝在眼鏡上的攝像頭將會為 Bussard 捕捉周圍的環境，捕捉的圖像將使用特殊軟體進行處理，轉化為與植入晶片網絡通信的命令，從而啟動特定的電極來刺激神經元。
通過這種刺激，神經元會產生一種被稱為「光幻視」（phosphenes）的視覺感知，看起來像光點。而在這個過程中，光線從來沒有真正到達過眼睛。
由於這些電極只聚集在視覺皮層的一個區域，因此 Bussard 只能在視野范圍的左下角看見「光幻視」。雖然整體效果和完全的恢復視覺還相去甚遠，但這些「光幻視」已經足夠提高 Bussard 在房間里導航和執行基本任務的能力，他現在可以從放在桌上的四個物體中挑出一個盤子。
在埃爾切米蓋爾 · 埃爾南德斯大學的研究中，實驗者只安裝了包含 100 個電極的植入裝置，而實驗的領導者 Eduardo Fernández 表示，四名志願者都能夠識別線條、形狀和簡單的字母。
Fernández 表示，比起「視覺恢復」，這項技術目前的目標是改善視障人士的定向和活動能力。他指出，一名志願者已經能夠在 VR 螢幕跑步機中避開障礙物。
因此，Fernández 希望在未來能夠添加更多的電極，增加光幻視的數量，形成更詳細的圖像。
匹茲堡大學眼科助理教授 Xing Chen 也贊同這個觀點，她認為，如果要恢復視力，將需要植入數百到數千個電極。
而 Bussard 實驗的領導者 Philip Troyk 認為，重要的不是電極數量，而是電極植入的位置，在視覺皮層上更分布式地植入電極會產生更多的光點，不過，這意味著更深入的手術。
信心滿滿的馬斯克
馬斯克在上個月也宣布，其旗下的腦機接口公司 Neuralink 下一步計劃是「Blindsight」產品的開發，據悉，這款產品和 Bussard 正在使用的方案類似，完全繞過眼睛和視神經，直接向大腦發送視覺信息。
馬斯克對 Blindsight 很有信心。三月份，馬斯克在 X 上表示，Blindsight 已經在猴子上運行了（他補充，沒有一隻猴子在這個過程中死亡或重傷）。
他還表示，雖然在目前的早期階段，生成的視覺解析度會很低，但最終可能會超過正常的人類視覺。
在更早之前的 2022 年 11 月，馬斯克也曾聲稱，即使是先天失明、從未有過視力之人，他們也有信心可以讓他恢復視力。
除了馬斯克，也有不少市場上的公司在研發類似的設備。總部在美國加州的 Cortigent 就在研究一個名為 Orion 的類似大腦植入設備，已經用於六名視障人士。
▲ Cortigent 與 Orion 設備
光明之路道阻且長
對於目前的技術和研究水平而言，這項技術還處在非常早期的階段，還有大量的挑戰需要面對。
第一個挑戰就是，植入物需要根據每位植入者進行定製。每個人的視覺皮層都略有不同，因此電極植入的位置、產生多大的電流都需要進行實驗和定製。
由於要對大腦進行電擊，實驗人員對電流的大小非常謹慎。如果電流太大，很容易產生癲癇發作、疼痛和腦組織損傷的副作用，如果電流太小，也不能取得理想的成像效果。
另一個障礙是植入設備的使用壽命。匹茲堡和西班牙的實驗中，研究人員使用了一種由 100 個微小矽針組成的方形網格，每根針的尖端都有一個電極。
這個方案可以持續數月到數年，但一旦植入物周圍形成疤痕組織，並干擾這個設備從附近的神經元接收信號時，這個設備可能會停止工作。
而 Neuralink 正在開發更小、更靈活的電極，可以穿透大腦。Neralink 目前的裝置將會置於頭骨中，通過細細的線狀電極延伸到腦組織中。
Chen 對這種想法表示認可，認為較軟的電極有可能延長植入物的壽命，但實際如何還有待觀察。
而失明的持續時間是否會影響這些設備的工作情況也值得討論。西班牙研究的其中一位參與者失明了 16 年，而 Bussard 完全失明 6 年。
Chen 認為，越早干預越好，因為經過多年的失明，視覺系統會退化，不過還是需要系統研究和證明。
而對於馬斯克為先天失明人士恢復視力的言論，西班牙的 Fernández 不太確定是否可能，因為這從未試驗過。而且從理論上講，先天失明的人從未使用過大腦的視覺皮層處理視覺信息，而一個正常的視覺皮層是目前這些植入物正常工作的重要前提。
▲伊利諾伊理工學院的團隊在對設備進行實驗
目前而言，Bussard 只能在實驗室中使用視覺植入物，因為研究人員可以控制刺激，不過研究人員也正在開發移動系統讓未來的參與者可以在家中使用。
而在西班牙的研究中，參與者只會植入這些設備六個月，而後將會被移除。
目前這項技術還處在非常早期的階段，距離「恢復視力」還有很長的距離，不過 Bussard 實驗的 Troyk 和馬斯克都認為，這種實驗的目的不僅僅是「恢復視力」，更是去探究人工視覺的可能性。
Bussard 知道自己在有生之年無法從這個實驗中受益太多，但他說：
我這樣做是為了子孫後代。
原文地址：https://www.wired.com/story/the-next-frontier-for-brain-implants-is-artificial-vision-neuralink-elon-musk/
原文作者：Emily Mullin
來源：愛范兒
