Nature子刊：新型人工视网膜帮助盲人恢复视力（上）

　　

生物通报道  通过手术将微型太阳电池板样电池放置在视网膜下，斯坦福大学医学院的科学家们设计出一种新系统或可在某天帮助因某些类型的退行性眼疾病而丧失视力的人们重见光明。

这一新型人工视网膜装置包括一对特别设计的护目镜，配备了一部新型照相机和一台用于处理视觉数据流的掌上电脑。所生成的图像显示在嵌入护目镜的液晶微型显示器上，其与玩游戏视频护目镜中的元件非常相似。然而不同于普通的视频护目镜，新设备利用近红外线激光脉冲，图像将从LCD传送至植入在视网膜下的光电硅芯片（只有头发的三分之一粗细）上。

芯片上光电二极管的电流随后会触发视网膜中的信号，然后流动到大脑，使患者恢复视力。

在这篇发布于5月13日《自然光子学》（Nature Photonics）杂志的论文中，研究人员谈论了科学家们如何利用人工装置的二极管芯片在体外的大鼠视网膜中检测光电刺激，以及它们是如何引起视网膜细胞的电反应的。电反应是一个普遍接受的视觉活动的指标。科学家们现在正在活体大鼠中测试这一系统，进行生理和行为检测，并希望能够找到资助人支持在人体开展试验。

文章的资深作者之一、眼科副教授Daniel Palanker博士说：“它的运作机制就像屋顶上的太阳能电池板，将光转换为电流。不同的是电流并非流动到你的冰箱，而是流入到了你的视网膜中。”

还有其他几种人工视网膜正在开发当中，其中有两个已经进入临床试验。一个设备是由第二视力（Second Sight）公司研发，今年4月获得了批准在欧洲使用，另一家公司是称为Retina Implant AG的德国公司在本月早些时候公布了他们开发的设备在欧洲临床测试中的结果。

不同于其他设备需要在眼睛中植入线圈、电缆或天线来提供动力，并将信息传递至视网膜植入物中。斯坦福大学开发的装置利用的是近红外线来传输图像，因此不需要电线和电缆，使得设备超薄，且易于植入。

“当前的植入物体积特别大，在眼内手术放置接收线，处理和功能都很困难，”Palanker说。Palanker研究小组开发的设备几乎将所有的硬件都纳入到了护目镜中。因此医生只需要在视网膜下构建一个小口袋，然后将光电池置于其中即可。更重要的是，可以将更多数量的这些光电池平铺至眼内相比于其他系统提供了更宽阔的视野。

目前斯坦福大学已经获得了这一系统中两项技术的专利，Palanker和同事们将收到这些专利许可的版税。

这一装置旨在帮助那些患有诸如老年性黄斑变性和色素性视网膜炎等视网膜变性疾病的人们。根据非盈利组织抗盲基金会（Foundation Fighting Blindness）的统计，前者是北美视力丧失的首要原因，后者每年在全球导致150万人丧失视力。在这些疾病中，视网膜感光细胞会慢慢退化，最终导致失明。但是可将信号从光感受器传输至大脑的视网膜神经元却并未受损。人工视网膜就是基于这一概念通过其他途径来刺激这些神经元。

下接：Nature子刊：新型人工视网膜帮助盲人恢复视力（下）

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Photovoltaic retinal prosthesis with high pixel density

Retinal degenerative diseases lead to blindness due to loss of the ‘image capturing’ photoreceptors, while neurons in the ‘image-processing’ inner retinal layers are relatively well preserved. Electronic retinal prostheses seek to restore sight by electrically stimulating the surviving neurons. Most implants are powered through inductive coils, requiring complex surgical methods to implant the coil-decoder-cable-array systems that deliver energy to stimulating electrodes via intraocular cables. We present a photovoltaic subretinal prosthesis, in which silicon photodiodes in each pixel receive power and data directly through pulsed near-infrared illumination and electrically stimulate neurons. Stimulation is produced in normal and degenerate rat retinas, with pulse durations of 0.5–4 ms, and threshold peak irradiances of 0.2–10 mW mm−2, two orders of magnitude below the ocular safety limit. Neural responses were elicited by illuminating a single 70 µm bipolar pixel, demonstrating the possibility of a fully integrated photovoltaic retinal prosthesis with high pixel density.