声音可以刺激视网膜盲目向大脑传递信号通过超声波视网膜假体

视网膜退行性疾病,引起进行性变性视网膜的感光器官,是视力丧失的主要原因之一,失明,影响全世界数以百万计的人。虽然视杆细胞和视锥细胞是视网膜的感光细胞已经完全退化,连接到大脑的神经线路大多保存完好,提供机会恢复视觉通过直接刺激视网膜神经元。

一个新的基于激活这些有前途的解决方案神经元通过超声波最近通过博士领导的研究小组。Qifa周、生物医学工程和眼科教授Mark s . Humayun和眼科学和生物医学工程教授,安格斯二世的发明家之一,在洛杉矶的南加州大学,美国

“这是一个一步一个非侵入性视网膜假体,没有侵入性眼手术,“周博士说。与一个摄像头和一个“特殊的眼镜超声波传感器目的是给正常人和部分盲人的世界观。”

这种方法是否可以工作,集团与超声波刺激盲老鼠的眼睛,声音的频率远高于人类能听到什么。可以well-manipulated这些高频率的声音,可以专注于所需的面积。这种方法能激活神经元的小团体老鼠的眼睛,就像光信号可以激活一个正常的眼睛。

机械压力通过声音可以激活神经元的眼睛,发送信号到大脑。类似的经历,任何人都可以感觉到光幻视轻轻摩擦你的眼睛或推你的眼球,而眼睛是关闭。Humayun博士是一个领域的先驱视网膜假体,声称“挑战仍然使超声波引发视觉感知这样就可以为盲人提供有用的愿景。”

“我们知道,超声波可以生成控制机械压力,声辐射压力,它可以利用活跃的神经元,“Gengxi Lu说,周博士的学生最近的一次会议上提出了研究的结果在西雅图的美国声学学会。根据他的说法,“还需要弄明白如何激活机械压力视网膜神经元。"

现在的研究是在早期阶段的设备进行人体实验。动物实验的主要限制是与人类不同的是,我们无法回答关于他们在超声波刺激眼睛的视觉体验。团队解决这个问题通过测量视觉活动直接从老鼠的大脑视觉区域称为上丘,视神经的直接连接。通过将一个多极阵列在这个领域,可以通过电生理学记录视网膜激活。研究表明,当视网膜上的超声波预计作为模式(例如,字母“C”)是可能的测量上丘相应活动。

最重要的一个要求视觉假体的用户能够看到图片尽可能迅速。为此,传入的图像应该包含许多单独的点。相机连接到系统可以处理这件事,但声波是否能将这些小细节视网膜神经元没有合并在一起吗?

“解决问题的实验系统还没有结束,”说Xuejun钱,周的实验室的博士后研究员首先证明超声波视网膜刺激在盲老鼠体内。“在老鼠,超声束刺激视网膜的一个圆形区域直径大约250一米的1000000,而单个神经元,只有少数上百万一毫米大小在视网膜上挤在一起。因此,实现更高的分辨率,我们需要用高频超声束实验。”

团队进行的实验表明,神经元发出最强的信号被激活时每秒大约5次。但是人类的大脑有一个更高的计算速度,所以他们可以看到每个图像分别以这个速度。由于这种限制,一个人坐在你对面的形象可能会显得很干。电影和视频游戏制造商意识到图像只能在光滑的每秒24帧的帧速率。当研究人员测试在如此高的帧速率,神经元在大鼠的眼睛失败了。

Biju托马斯博士(研究眼科副教授)认为他们至少可以部分解决这个问题。他们的实验表明,超声波的频率越高,越强烈神经元被激活。这可以弥补衰减,更高的帧速率。Gengxi Lu说,“十帧每秒的速度应该足够成功发送信号到大脑。”

有一个等待这个新专利超声波刺激系统。德克萨斯州的公司叫做毫微秒示波器技术有限责任公司,主要集中在基因治疗失明,将许可技术和提供支持进行未来的兔子和猴子的实验。这使得周当盲人持乐观态度,愿意并且能够负担得起,可以有一个视觉假体安装。如果即将到来的实验是成功的,这种新技术可以转化为人类在未来3 - 5年的临床试验。