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科学家研制仿生眼 可助失明者恢复正常视力(图)

http://www.kexue.com 2012-08-17 11:04:33 搜狐科学  发表评论

仿生眼的工作原理
科学家研制仿生眼 可助失明者恢复正常视力

  来自康奈尔大学的两名研究人员塞拉-尼伦伯格(Sheila Nirenberg)和塞詹-潘德瑞纳斯(Chethan Pandarinath)通过利用神经科学、基因治疗及光遗传学,创建了一对仿生眼,从而可以使得由于视网膜破坏而失明的动物眼睛恢复接近正常视力。

  科学家曾详细地讨论过仿生眼,其实仿生眼是由一些芯片构成的,研究人员在视网膜后将这些芯片连上神经节细胞,从而在视网膜和视神经之间形成了一个界面。当这些芯片收到视觉刺激(例如通过互补金属氧化物半导体传感器)时,它们就会将这些视觉刺激作为电信号传达给神经节细胞。也就是说,仿生眼能够产生一种大脑可以翻译出信息的低分辨率灰度领域,虽然并不能完全的恢复视力,但这总比完全失明要好上很多。但尼伦伯格和潘德瑞纳斯研究的仿生眼却十分逼真,它的植入和使用也十分复杂,与真眼相差无几。

  实验的第一步为基因治疗,基因治疗的基本原理是为病人被损坏的视网膜(例如,由变性疾病导致的损坏,如黄斑变性或者糖尿病视网膜病变)传送特殊的蛋白质。而研究人员通过使用光遗传学将这些蛋白质修改,因此这些蛋白质就会变得对光非常敏感,虽然它们并不是完全的视杆细胞和视椎细胞,但在修改后它们的工作原理就会十分相似。

  实验的第二步,尼伦伯格和潘德瑞纳斯在这对仿生眼的眼睛中用到了老鼠的视网膜原理,即这对仿生眼可完全将老鼠视力复原,十分独特。数年来,尼伦伯格一直致力于研究如何破译视网膜向大脑传送的信号。她在一年前研究成功,可她当时仅破译了老鼠的视网膜遗传密码,但如今,她还破解了猴子的视网膜遗传密码,这是十分重要的研究成果,因为猴子的视网膜与人类十分相似。

  据了解,研究人员在仿生眼的前端置入一架迷你相机(德州仪器公司的OMAP3530系统芯片组合而成),这是只有兆分之一的迷你数字光处理器投影仪。该系统芯片将相机的输出信息转成编码数据,这样老鼠的大脑就可立刻翻译信息,进行解读。从而这个迷你数字光处理器投影仪就可以将这些数据传送到最开始放置在视网膜内部的光基因蛋白质中,这个环节是通过运用基因治疗完成的。光基因蛋白质可以将编码信号通过神经节细胞和视神经传递给大脑。尼伦伯格和潘德瑞纳斯还计划利用猴子视网膜来打造出一对完全用仿生设备所支撑的假眼,但在研究开始之前,还需对基因治疗做进一步研究和了解,他们相信在未来的一两年内,实验计划中的这一双超逼真仿生眼定会问世。(尚力)

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