神奇科学之感观重塑

神奇科学之感观重塑

2018 年 4 月 17 日,在秘鲁特鲁希略的奥比斯飞行眼科医院,一名男子手持“Reti Eye”人工训练视网膜。

感官丧失对数百万人的日常生活产生了深远的影响。视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉都会受到影响,从而减少他们对世界的体验。但现在,借助神经修复技术,我们可以利用神经和大脑功能,重新连接这些丢失的连接。

神经假体装置或植入物可恢复受损伤或疾病影响的感觉功能。人工耳蜗使用电极刺激听觉神经,使聋人能够听到,这通常是第一次。人工视网膜可以恢复视力,假手和电子皮肤可以模拟触觉,味觉和嗅觉植入物正在开发中。

尽管如此,最广为人知的神经假体还是人工耳蜗。NASA 工程师 Adam Kissiah在 1970 年代开发了现代设备的蓝图。植入物将从外部麦克风接收到的声音数字化,使用语音处理器处理语音,并通过射频将其馈送到嵌入内耳耳蜗中的电极阵列。

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2 岁的诺亚天生耳聋,他植入了人工耳蜗,现在在助听器的帮助下听力几乎正常。

耳聋和严重听力障碍的成人和儿童都可以通过外科手术安装设备。迄今为止,全球已植入超过 730,000 例。但是音频的质量被描述为“金属”,因此伦敦的研究人员分析并改进了信号,以创建一个他们认为是原始声音 90-100% 的复制品。

大声的噪音和感染也会通过穿孔耳膜而损害听力。移植物通常用于修复薄膜中的孔。但哈佛大学的科学家们现在已经创造了一种 3D 打印聚合物植入物,它可以模仿天然耳膜并帮助身体再生自己的细胞,从而实现更有效的修复。

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具有微电极阵列的博士后学生。

恢复视力的效率是另一回事。美国约有 100 万人失明,目前尚无治愈方法。但是,患有一种称为视网膜色素变性的罕见眼病的人可以接受人造视网膜,让他们看到物体、周围环境和大字体文本。

同样,一个国际研究小组创建了一个小型圆形微电极阵列,可直接植入大脑的视觉皮层。绕过眼睛,它可以让盲人看到闪光并识别单个字母。不完美,但朝着恢复视力迈出了一步。

触摸的问题较少,尽管它不受单一器官的调节。截肢者和在事故中失去四肢的人现在可以配备假肢或假手,让他们能够处理和感受物体。一个系统——LUKE手臂——是模块化的(肩部、前臂或手部),并提供触摸振动以及精细的运动调节,因此佩戴者可以拿起和操纵各种各样的物体。

另一种低成本的软机械手使用附着在肢体上的肌肉传感器和每个指尖上的压力传感器,因此用户可以感觉到手指何时摩擦物体。2020 年,新加坡的研究人员开发出了装有小型传感器(每平方厘米 100 个)的电子皮肤,他们希望这些传感器能让假肢使用者感受质地、温度和疼痛。

最后两种感官,嗅觉和味觉,也被分析,看看神经假体植入物是否有帮助。哈佛医学院研究大脑嗅球的研究人员看到了“鼻子植入人工耳蜗”的潜力,以帮助 50% 的 65 岁及以上失去嗅觉的人。

早期研究表明,鼻腔内的电子刺激可以让五分之三的患者闻到不同的气味。

老年人的味觉也会减弱,这与通过鼻嗅组织的气味有关。新加坡的计算机科学家认为,让游戏玩家和虚拟现实用户品尝数字食物的模拟器可能会提供答案。使用连接在舌头上的银电极产生四种味道成分——酸、甜、盐和苦。

研究小组认为,舌头的电和热刺激可以帮助癌症患者改善或恢复因化疗而失去的味觉。他们还将其视为消费者在电视或互联网上品尝食物的一种方式,或帮助糖尿病患者在不增加血糖水平的情况下获得他们喜欢的甜味。

转自:https://www.discovery.com/science/neuroprosthetic-sensory-devices-are-reconnecting-people-to-the-w By: Robin Fearon

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