石璇：副主任医师。2001 年获得北京大学医学部眼科学博士学位，留校于北京大学人民医院工作。2002 年，2004 年在国家卫生部和香港基金会组织共同筹划的光明行动“健康快车”上，先后行经四川，广西，山西，陕西，越南等多个省市及国家成功完成两千余例白内障手术。2005-2007 年赴德国科隆大学眼科医院进行视网膜疾病的学习。2007 年回国后致力于白内障及眼底疾病的诊治及研究工作。

　　黑暗中的人们，最知道五彩斑斓的世界的可贵，最理解失去视力的痛苦和绝望。然而，当眼球受到不可逆的损害或由于先天异常而完全丧失光感后，按照目前的技术水平我们是无法让患者恢复视力的。创造人工视觉的想法激励着无数科学家去探索，去尝试……

　　什么是人工视觉？

　　被称为人工视觉的研究最早始于上世纪50 年代，1956 年，美国科学家Tassiker 发现在视网膜下植入光敏硒电池，可产生光感。60 ～ 70 年代，科学家通过一系列实验观察到视觉系统能被外界电刺激激活。对原发性视网膜色素变性研究发现，即使感光细胞受到破坏，视网膜内层组织仍存在具有功能的神经细胞来传递和处理信息。到80 ～ 90 年代，科学家开始进行人工视觉刺激器的研究。目前，人工视觉刺激器主要包括视网膜刺激器、视皮层刺激器和视神经刺激器。视皮层刺激器是应用电极直接刺激枕叶皮层，可有光感的产生，但形成不了图像。视神经刺激器则是利用外置相机收集图像，将其转变为数字信号，经芯片的处理，传递到视神经周围的微电极，刺激视神经产生信号。由于后两者的开发困难较大，所以远不如视网膜刺激器发展快。

　　视网膜刺激器是在视网膜下或视网膜表面植入不同微电极，微电极序列能把视觉信息转换成电子脉冲以刺激相邻的神经节细胞，神经节细胞通过视神经把信息传人大脑，使患者能感知到图象。比如对于由视网膜色素变性和老年性黄斑变性所致的光感受器- 视网膜杆体细胞和锥体细胞丧失，这种装置可替代视网膜的部分功能，可使失明或接近失明的眼重新获得部分有用视力。视网膜前刺激器以外置相机获得外界视觉图像，通过微电极矩阵芯片转换成电信号，直接刺激邻近的神经节细胞及轴突，再传入大脑视皮层，使患者产生光感。主要分为眼内和眼外两部分，将外置相机和信号处理器分别固定于眼镜架上和人工晶体上，通过玻璃体切割手术将植入的芯片固定于视网膜上。视网膜下刺激器则是直接接受外界光线，而后由微电极刺激视网膜等，从而产生光感。其结构由硅芯片和刺激电极及信号处理系统组成，通过巩膜途径或玻璃体途径植入视网膜神经上皮下。视网膜刺激器的优点是：可产生较准确的视觉感知；所需电流强度较小；玻璃体有利于热量的散发；可直接观察到植入刺激器及植入后的反应。至今已有较多实验表明，视网膜前或膜下芯片植入方法可行，有较好的生物相容性及长期稳定性，达到预期效果。这些令人欢欣鼓舞的进展使我们感到人工视觉的实现已经离我们越来越近了。当然，视网膜局部刺激是否可产生对整个图像的感知；植入患者眼内是否能产生有用视力；对周边视力是否有影响；芯片的改造及刺激参数的大小等问题还需要进一步探索。

　　人工视觉的研究现状

　　目前世界上很多国家也正致力于对此的研究。日本大阪大学和奈良科技研究所的专家研制出的人工视觉装置，可将视觉信号传达到盲人和视觉障碍者的大脑中。患者所感知的图像清晰程度取决于植入电极的数量，其作用就相当于数码相机的像素，电极数量越多，所感知的图像也越清晰。目前这种人工视觉装置有９个植入电极，日本专家计划今年采用新一代有49 个电极的装置，使患者感知的图像更加清晰。但这一装置只适用于那些丧失视网膜光信号传输能力的人，例如有色素性视网膜炎、自身免疫视网膜疾病或与年龄有关的眼部疾病患者。日本专家希望能在2012 年将这种装置推向市场。在美国纽约市多贝尔研究所宣布，经过多年的研发，该所及其附属机构成功地为盲人研制出一套“人工视觉系统”。盲人戴上该系统后，在管状视状况下!

　　可达到约20/400 的视敏度。它由安装在眼镜上的一个超小型电视摄像机和一个超声远距传感器组成，传感器通过电线和一台佩戴在盲人皮带上的微型电脑相连接，通过对图像和预告信号的处理，微型电脑使用先进的计算机成像技术! 包括边缘探测算法来去掉噪音，简化图像。然后电脑再启动另一台微型电脑! 由后者把脉冲发射至一排内置于盲人大脑视觉皮层表面的白金电极上。被刺激后! 每个电极会产生一至四个相隔紧密的光幻视，即人们常说的“眼冒金星”。而已经失明了数十年的詹斯则“重见光明”。他2005 年接受了手术费高达11 万美元的外科手术。外科医生在他的头骨钻了一个孔并在他的大脑表层安置了一系列电极，这些电极同一台微型电视摄像机和一台电脑相联。手术之后，詹斯在纽约展示了他重获的虽然是只是部分的视力，包括不用任何辅助器械穿过房间，找到门和在停车场附近开车一段时间，躲开垃圾箱和他遇到的各种障碍物。科学家奋斗了二十年之久为盲人创造一种人工视觉终于在二十一世纪之初找到了北。詹斯是世界上接受新开发的，为盲人恢复视觉功能治疗的极少数人之一，专家预言这种装置大规模使用还要至少十年。但是詹斯的手术成功意味着医学和科学领域的一项重大突破，它为世界其他盲人重见光明带来希望。这项科学技术领域的新突破为世界各地的各种研究所带来进一步研究的动力。他们争先恐后地为同一个目标投入人力，物力! 那就是绕过视觉系统的损坏的组织以恢复视力。一些研究所正在开发人工视网膜，一些正在使用电极以刺激眼睛的神经系统，但是，研究归研究，这些想法还很少在人体上得以验证，我们仍然停留在一个非常初级的阶段，我们还有很多工作必须要做。在我国，上海交大领衔的国内科学家正在研制一种“电子视网膜”，通过手术，在盲人的视觉系统里植入一个只有5毫米大小的电子刺激器，这种“电子视网膜”能代替视网膜，把外界世界传来的光信号“翻译”成生物电脉冲序列，成为大脑视觉处理器能接受的信号。

　　目前，交大正与我们医院等科研机构合作，具有自主知识产权的“电子视网膜”已在动物体上开展有关试验。

　　人工视觉的实现将是包括生物学、工程学、计算机等多学科在内的技术的重大突破。人类已经能轻易地再造各种非智能性的器官，手和腿都能用假肢替代，但眼睛、耳朵等负责信息处理的器官很难再造。人工耳蜗是制造智能化器官迈出的第一步，而眼睛处理的信息更为复杂，再造视网膜更难。希望人工视觉，在视觉神经系统和大脑之间架起桥梁，开启探索“人机接口”的一扇大门，通过它可以直接与大脑对话，给黑暗中的人们带来一个崭新明亮的世界！！