恢复视力的新希望：科学家发明微型视觉植入物

瑞典查尔默斯理工大学、弗莱堡大学和荷兰神经科学研究所的研究人员开发了一种微型植入物，其电极尺寸与单个神经元相当，并且能够长期保持在体内完整，这为未来为盲人提供视觉植入物带来了希望。

通常，当一个人失明时，眼睛的某些部分可能受损，但大脑中的视觉皮层仍然在运作并等待输入。考虑到通过大脑刺激恢复视力，需要数千个电极进入植入物以积累足够的信息来形成图像。通过植入物向大脑的视觉皮层发送电脉冲，可以创建图像，每个电极代表一个像素。

查尔默斯理工大学生物电子学教授Maria Asplund领导了该项目的技术发展部分，她表示：“由电脉冲创建的图像不会是视力正常的人能看到的世界。电脉冲创建的图像将类似于高速公路上的矩阵板，一个黑暗的空间，一些根据你得到的信息点亮的点。‘喂食’到其中的电极越多，图像就越好。”

在这项研究中创建的视觉植入物可以被描述为一排多个电极的‘线’，一个接一个地放置。从长远来看，你需要几排带有数千个电极的线，并且每排都连接到一个，这项研究的结果是朝着这种植入物迈出的关键一步。

视觉植入物的概念并不新鲜，但目前人体患者正在探索的植入技术是20世纪90年代的，需要改进的几个因素包括：体积庞大、由于尺寸大而导致大脑瘢痕、材料随时间腐蚀以及材料过于坚硬。

通过创建一个与单个神经元大小相当的微小电极，研究人员有可能在一个单一的植入物上安装许多电极，并为用户构建更详细的图像。这种灵活、不腐蚀材料的独特组合使得它成为长期视觉植入物的解决方案。

Asplund教授说：“视觉植入物组件的微型化是必不可少的。特别是电极，因为它们需要足够小，以便能够在‘大脑视觉区域’的大量点上解决刺激。团队的主要研究问题是，‘我们能否在现有的材料上安装足够多的电极，并使其足够小且有效？’而这项研究的答案是——可以。”

为了在如此小的规模上创建一个电子植入物，面临着挑战，特别是在人体这样恶劣的环境中。主要障碍不是制造小电极，而是让这些小电极在潮湿、湿润的环境中持久。外科植入物中金属的腐蚀是一个巨大的问题，因为金属既是功能性部分，也是腐蚀部分，金属的数量是关键。Asplund和她的团队创建的电子植入物宽度仅有40微米，厚度为10微米，像一根分裂的头发，金属部分的厚度仅为几百纳米。由于超小型视觉电极中的金属非常少，它根本无法承受腐蚀，否则将停止工作。

过去，这个问题无法解决。但现在，研究团队创造了一种独特的材料组合，这些材料不会腐蚀。这包括一个导电聚合物，用于将植入物所需的电刺激转换为神经元的电响应。聚合物在金属上形成保护层，使电极对腐蚀更加有抵抗力，基本上是一个保护性的塑料层覆盖在金属上。

Asplund说：“我们实施的导电聚合物-金属组合对视觉植入物来说是革命性的，因为这意味着它们有望在整个植入物寿命期间保持功能。我们现在知道，可以制造出与神经元（神经细胞）一样小的电极，并使这个电极在大脑中长时间有效工作，这是有希望的，因为直到现在这还是不可能的。下一步将创建一个可以连接数千电极的植入物。”

荷兰神经科学研究所的研究合作者实施了该方法，他们训练小鼠对大脑视觉皮层的电脉冲做出反应。研究表明，小鼠不仅能在几节训练后学会对电极施加的刺激做出反应，而且小鼠报告感知的最小电流阈值比标准金属基植入物低。研究团队进一步报告说，植入物的功能随时间保持稳定，对一只小鼠甚至维持到其自然寿命结束。

这项研究不仅展示了视觉植入物技术的巨大潜力，而且强调了跨学科合作在解决复杂医疗问题中的重要性。那么，您如何看待这种新型视觉植入物在恢复视力方面的应用前景？您认为它将如何改变盲人的生活和未来的医疗技术发展？欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨视觉植入物的未来。

参考资料：DOI： 10.1002/adhm.202304169