案例1仿生眼帮盲人复明

脑海成像术在大脑里“画”出字母“ 眼冒金星”能让盲人重见光明作者：暂无来源：《环境与生活》 2020年第6期贺贺很多人都有“眼冒金星”的经历，比如因为饥饿或者过度劳累等都会发生这种现象，其实盲人也会“眼冒金星”。

科学家把这种情况叫“光幻视”，利用这种原理结合电极和电刺激等前沿技术，有望让盲人重见光明，目前已用这种技术让盲人能“看”到简单的字母和图形。

当你久坐或久蹲后猛然起身，或者“嘭”的一声被飞来的足球砸中脑袋，相信会有“眼冒金星”的感觉。

人们常说“眼见为实”，可你眼前这种“金星”和看见别的东西不太一样，因为“金星”并不实际存在，你却“看见”了它们，哪怕闭上眼睛还是“依稀可见”，这是眼睛出了问题吗？我们是用“大脑”看世界每天我们用眼睛来看路、看新闻、看朋友圈、看食物、看美景。

没有了眼睛，我们什么都看不到了。

可你确定是“眼睛在看”吗？美国威斯康辛大学保罗·利塔教授的团队有一个颠覆常识的发现：人类是用大脑在看世界，而不是我们一直以为的眼睛。

我们看见事物的过程分为眼睛成像和视觉信号处理两个过程。

眼睛成像是一个光学过程，来自无穷远处的平行光从空气进入眼睛内，依次通过由泪膜、角膜、房水、晶状体、玻璃体组成的凸透镜屈光介质，最终平行光在视网膜上聚焦成像，物体以光信号的形式传递到了视网膜上。

接收到光信号以后，视网膜上的视锥细胞和视杆细胞会把光信号转换成电信号。

随后，电信号通过视觉神经系统传递到大脑的视觉中枢，视觉中枢识别并处理这些包含物体颜色、形状、大小、远近等电信号组成的视觉信息，最终大脑反馈并告知我们看到的是人还是狗、朋友还是敌人。

因此，眼睛成像和视觉信号处理过程中任何一个环节出问题都会导致我们“看不见”。

当你走到一个伸手不见五指的地方就会变成“两眼一抹黑”，这是因为眼睛无法接受光线的刺激，不会发生眼睛成像的过程，视觉中枢便不进行信号处理，大脑自然也就没有任何信息会反馈给我们，因此我们就什么都看不见。

26｜ 国家人文历史TOPIC话 题为盲人找回自己的“眼睛”布莱尔和他的盲文发明文｜黄金生2018年的6月7日8点，高考第一天，在西藏桑珠孜区一中老师边巴罗宗的搀扶下，特意换上一身干净校服的次仁来到日喀则市一高的门口，等待来接他的专车。

次仁是日喀则市第一高级中学高三（2）班文科毕业生，因为3岁时经历的一次不幸双目失明。

因情况特殊，在编号为“086”的考场里，只有次仁王景梅收到来自北京联合大学特殊教育学院寄来的一张与众不同的大学录取通知书，通知书用盲文和明文两种文字印制而成。

王景梅手摸着录取通知书的左侧，激动地读道 ：“北京市成人高校首次单考单招新生录取通知书……”而在今年高考之后，很多人被来自上海盲童学校的考生王蕴的故事刷一个考生，所以他的座次号为“01”。

在这个特殊考场里，四张桌子上摆着两台盲文打字机和一摞厚厚的盲文纸。

他要用这些完成自己的高考。

我国自2014年高考首次使用盲文试卷以来，已经连续5年有考生在高考中使用盲文试卷。

而首张盲文大学录取通知书在2004年就已发出，这年的1月8日上午，33岁的盲人考生27AUG 2018｜屏，他在高考中取得623分（满分660分）的成绩，成为人们的励志榜样。

阿维的实验正是有了盲文，盲人才能像正常人一样读书识字、参加高考。

盲文是专为盲人设计、靠触觉感知的文字。

透过点字板、点字机、点字打印机等在纸张上制作出不同组合的凸点而组成。

盲文的发明，经历了几代人的艰辛。

1651年，赫德福尔在德国创造盲人可用铁笔在蜡版上书写的方法；几乎同时，柏诺利在瑞士发明可导引铅笔在纸上写字用的“型板”，从此为盲人教育开启了门扉。

而欧洲第一所盲校出现在法国，创始人是瓦朗坦·阿维。

阿维1745年11月13日出生在一个纺织工人家庭。

他拥有语言天赋，通晓十种语言，擅长破译密码。

1771年，26岁的阿维在圣奥维德街市目睹的一场演出，触发了他立志献身盲人教育事业的决心。

一家咖啡店主为谋取暴利，从盲人收养院挑出9位盲人凑成一支“乐队”，他们坐在咖啡店转角阳台上，身穿红色长礼服，头顶笨蛋尖帽，眼蒙毛玻璃镜片，胡乱弹奏着刺耳的走调“音乐”。

仿生眼镜帮助盲人恢复视力等作者：来源：《发明与创新(综合版)》2011年第09期英国牛津大学的研究人员正在研制智能仿生眼镜，有望在不久后上市，帮助数以万计的盲人恢复视力。

这款仿生眼镜采用微型摄像头和一个袖珍电脑，用于提醒佩戴者前方出现物体和人。

科学家此前也研制过类似装置，但往往都是巨大的墨镜，采用笨重的摄像头和电脑。

随着技术的进步，研制外形几乎与普通眼镜毫无差异的仿生眼镜成为一种可能。

根据皇家学会夏季科技展组织方得到的信息，牛津大学研制的仿生眼镜造价约合1600美元，具有经济可承受性。

仿生眼镜研制工作由斯蒂芬·希克斯博士领导，英国卫生部为此提供资金支持。

希克斯说：“我们能够研制出低成本的仿生眼镜，让盲人从中受益。

这项工作给人很大的满足感。

”目前，他已经完成基础研究，现正在研制原型。

根据他的设想，仿生眼镜采用透明镜片，上面布满小型发光二极管，镜框外部顶角安装针头大小的摄像头。

摄像头负责获取信息而后通过线路传输给佩戴者口袋内只有手机大小的电脑。

电脑对信息进行处理并简化成点阵。

镜片中的发光二极管随后点亮点阵，让佩戴者了解有关前方物体的信息。

闪光代表前方有人，不闪光则代表前方出现楼梯等物体。

借助于听筒，仿生眼镜可以传输更为复杂的信息。

摄像头可以获取有关巴士号码和火车时刻表的信息，电脑随后对这些信息进行分析，处理后的信息以声音的方式传输给佩戴者。

同样的工作原理也可帮助盲人“看到”银行取款机或者火车站售票机的显示屏。

不过，仿生眼镜只有在佩戴者能够感知到光线条件下才能发挥作用，因此并不适于完全失明的人。

3D巧克力打印机巧克力当油墨英国近日开发出世界第一款“3D巧克力打印机”。

它使用液态巧克力作为“油墨”，可以“打印”出巧克力日用品和服装。

平时，我们熟悉的办公室喷墨打印机是由控制组件、机械组件、打印喷头等组成的，纸墨等介质必不可少。

为使巧克力打印机更加“亲民化”，研究人员便直接利用了现成的喷墨打印机，并对部分结构，如输入输出设备及介质进行了改造。

电子眼复明为时尚早作者：暂无来源：《发明与创新·大科技》 2013年第10期近段时间来，山西男孩小斌斌被挖双眼的消息让很多人感到愤怒和惋惜，而小斌斌之后的命运也让更多的人牵肠挂肚。

前不久，中国香港知名眼科医生林顺潮表示，愿意资助小斌斌，为他安装仿真度极高的“义眼”，并在5年后等技术成熟时为小斌斌安装“人工电子眼”，帮助他恢复部分视力。

那么“人工电子眼”究竟是什么“神器”？它真的能帮助小斌斌重见光明吗？相当于一台微型相机“人工电子眼”（以下简称“电子眼”）又名“仿生电子眼”，是一项将芯片植入人体的典型研究成果。

它的原理就是在人的眼睛里装入一个芯片，这个芯片类似于一台微型相机，相机获取实时图像，把影像传送到接在视网膜背后的集成电路片，电路片的电极会形成一个图像，图像刺激视网膜，使盲人可以“看见”。

美国霍普金斯医院威尔默眼科研究院的眼科学家胡马云说：“妙处就在芯片是与世界上最强大的电脑——人脑连接起来。

”而这种植入芯片治疗方法的前提是，必须具有完整的视觉神经系统，并且只对原来具有视觉感知能力的患者有效，因为大脑处理图像的能力需要经过后天的锻炼和学习。

恢复光感≠恢复视力用电子眼看到的景象是怎样的呢？今年年初，德国图宾根大学茨莱纳教授带领的研究小组公布了第二次眼内植入芯片恢复视力的临床测试结果：9位接受眼内芯片植入手术的失明患者，在经历3至9个月不等的观察期后，被证实重新获得了一定的视力。

接受手术的患者能辨别树木、家具、桌子上的餐具，以及夜间的车灯等物体，并可以根据距离的远近自动适应调整。

其中有两位患者的视力恢复程度超过了2005年第一次接受临床测试的患者，另外3位患者还表现出了读认字母的能力。

在此次临床测试中使用的芯片大小为3×3毫米，含1500万像素，视野范围在11度至15度视角之间，能以黑白图像的方式区分9个灰度的轮廓，是目前全球唯一一款像素如此之高、且完全位于眼内的植入芯片。

但电子眼的效果也是因人而异，美国研究机构曾经发表的研究论文显示，美国科研人员对8名勇于尝试的人试装了电子眼，但仅有4人表示有模糊的光感，其余4人没有任何感觉，所以电子眼的效果没有大家想象的那么明显。

人工视觉系统助盲人“复明”/html/2013-09/11/content_107822.htm林顺潮新闻背景山西6岁男童斌斌被挖去眼球，导致双目失明。

而国际著名眼科专家、前香港中文大学眼科中心主任、深圳希玛林顺潮眼科医院院长林顺潮，表示愿意利用人工视觉系统，免费救助小斌斌帮助其重见光明。

这些消息都引起了公众的广泛关注。

人工视觉系统，对于国内大多数读者来说都是十分陌生的。

那么，它的工作原理是什么？有哪些具体手段？目前世界上的研究应用达到了什么水平？本报特约林顺潮先生撰写此文，对这些问题进行了一一解答。

我们之所以能看见东西，是因为眼睛将光信息聚焦在视网膜上，视网膜将光学信息转变成神经电讯号，透过视神经传送到大脑视觉区域，使我们看清东西（图1）。

对双目失明的患者来说，生活就是无边的黑暗，给他们带来巨大的身心挫折，视力健康的人很难体验到其中一二。

就如小斌斌，由于遭遇不幸，失去双眼，小小年纪就陷入黑暗之中，十分之可惜。

那么将来小斌斌是否只能接受失明的现实呢？人生总是存在希望，如今现代先进的科学研究给失明人士带来了驱散黑暗的曙光，医生和科学家们都正不遗余力地研究如何能让全失明人士重新获得光明。

有学者尝试通过生物科学技术，使得感受光线的光感受细胞重新生长，或是通过基因工程重建其功能。

而另一方面，医生和科学家们另辟蹊径，致力于研究人工视觉系统（Artificial Vision），希望依靠先进的电子计算机影像技术对抗失明。

他们并不寻求修复眼睛的生物功能，而是通过使用特别设计的电子视觉假体或者是电子导盲仪来帮助失明人士重新获得“看见”世界的机会。

需要注意的是，由于婴儿出生后需要一段时间进行视觉发育，以建立大脑的视觉功能，若是刚一出生便因先天眼疾而致不可逆的失明，则多无法透过使用人工视觉系统重见光明，但若发育至3-6岁，大脑的视觉功能已建立完全，此时若遭遇不幸失明，即使失去视网膜和视神经，仍有机会透过这些先进的科技设备刺激大脑的视觉区域，获得重见光明的机会。

近代眼球的研究
近日，根据消息，我国科学家发明了世界上首颗仿生眼球，目前已经可以分辨出黑白两种颜色。

科学家坚信，在不久的将来，盲人或许真的可以重见光明。

其实仿生眼球的研究，在世界范围内来说，早就开展了。

2012年9月3日，世界首例仿生眼植入者恢复部分视力。

该项目由美国麻省理工学院团队研究完成，不过当时主要是利用微型传感接收，让经过特殊处理的视网膜感知物体形状，并不能分辨颜色。

而我国此次成功发明的仿生眼球，是一种“新型纳米线球形仿生眼”，该团队自2011年开始，研究了整整10年，2020年在国际顶级科学期刊《自然》上面，提出了这一概念。

他们采用的办法是，将柔软的铝冲压为半球状，随后其转变为相应形状的多孔氧化铝纳米模板，再采用化学手段，使其形成高密度、半球状分布的半导体纳米线阵列，用以模仿核心视网膜，并结合3D打印等尖端技术，成功制备出球形电化学仿生眼。

2020 1 世界科学27让盲人重获光明编译 瞿立建埃斯特海森曾是个很有活力的年轻人，热衷自驾和开摩托，还会开飞机。

这一切在他23岁的时候与他无缘了。

他遭遇了一场车祸，双目失明。

生活在一瞬间跌入谷底，令他绝望透顶。

埃斯特海森接受了行动训练，学会了如何阅读盲文，使用残疾人辅助设备，利用电脑工作。

2013年，他在电视上一则新闻片段里了解到，一家公司开发了一种大脑植入物，可以为盲人创造人工视觉。

这家公司就是位于加州锡尔马的第二视力公司（Second Sight ），当时刚刚在美国获批上市一种视网膜植入产品，阿耳格斯II （Argus II ，Argus 是希腊神话中的百眼巨人）视网膜假体，该产品旨在帮助因一种罕见的遗传性疾病——色素性视网膜炎而失明的患者。

埃斯特海森与之失之交臂。

2018年，第二视力公司又开发出一种大脑植入物，这款新产品名为“俄里翁”（Orion ，希腊神话人物，他被人害得双目失明，太阳神阿波罗使他恢复了视力），现在正在进行小型临床试验，埃斯特海森是6位盲人受试者之一。

俄里翁用于为那些因多种原因失明的人提供人工视力，包括青光眼、糖尿病视网膜病变、视神经损伤等疾病导致的眼睛损伤。

如果这种方法有效并被证明是安全的，那么它和其他大脑植入物有望帮助更多的盲人。

埃斯特海森在2018年初得知他成为该试验的受试者，他和他的妻子就离开了他们生活的南非，搬到了洛杉矶，参加这项研究。

他说，这个装置将会让他七年多来第一次亲眼看到为自己过生日的蜡烛。

从外表看，俄里翁看起来就像一副太阳镜，附带一个小摄像头和视频处理器。

然而，在大脑中植入的是一个邮票大小的芯片，包含60个电极，位于大脑处理视觉信息的视觉皮层。

当设备被打开时，摄像机捕捉到人周围的环境，无线视频处理器使用一种算法将这些图像转换成电脉冲，再传输到植入大脑的电极上，电极使大脑感受到视觉。

俄里翁通过大脑植入发挥功效，有别于阿耳格斯II 和市场上其他所谓的“仿生眼”。

【高中生物】干细胞疗法“莫名其妙”地恢复了盲人女性的视力来自Baltimore地区的VannaBelton女士已经失明了5年多的时间，最近她接受了干细胞移植手术，即将她骨髓提取的干细胞移植到有眼的视网膜以及左眼的视觉神经中，目前已经恢复了部分视力。

“当我发现我能够看见门牌号的时候，就情不自禁地绕着邻居家一块一块地读过去”，她这样说道。

从2021年至今，她首次在不需要手杖协助的情况顺利出行。

Belton女士的顺利康复的确振奋人心，但手术原理与流程却十分复杂。

为她进行干细胞治疗的主刀大夫、眼科医师JeffreyN.Weiss找了很多捷径才得以为她以及其他277名患者进行手术，他因此甚至无法说明该手术之所以成功的原因。

“Weiss大夫所采取的与常规治疗的步骤并不相同”，MeredithCohn说到：“比如说，他并没有在实验室动物水平或者用计算机模拟的方法验证其治疗方案的正确性；更不用提临床试验了。

在正式的手术前，他也没有在小规模群体中验证该方案的安全性”。

一般来讲，从动物实验到临床试验的周期的很漫长的。

因此Weiss大夫选择在他的影响范围内尽可能的缩短这一周期。

他需要做的是向NIH注册其临床试验方案，而在此之前，任何相关的药物要想在人体上应用必须经过FDA的批准，因此想要从这里找到捷径几乎是毫无可能。

而其中的窍门在于，干细胞严格意义上来讲并不是一类“药物”，它是直接来源于患者身体的成分，在几乎不经过加工的前提下再次应用于患者本人。

因此Weiss大夫可以直接绕开FDA的审批流程来注册其临床治疗方案。

然而，不论如何，这一方案还需要经过严格的伦理评议。

因此，Weiss大夫并没有向患者收取应值20000美元的治疗费用，但同时也没有对治疗结果提供任何保证。

但是，根据Cohn的说法，Weiss大夫称他的患者中因为青光眼或者黄斑变性而失明的人群子啊经过手术治疗后获得了部分的视力。

相关结果发表在《journalNeuralRegenerationResearch》杂志上。

世界首个3D人工眼球问世预计五年内人造3D眼球让数百万盲人重见光明眼睛是心灵的窗户，有些人上帝为你打开了一扇门，却给你关上了一扇窗，生活总是充满意外的，人的一生难免会遇到一些事故，可是有些事故造成的伤害可能对人来说就是一生的，其中就包括失明，有些人因为先天或者后天的原因导致眼睛失明。

我国拥有14亿人口，如此大的基数，我国盲人达到了一千多万，客观来说也不少了。

随着科技的进步，人工眼已经出现了，近日，香港科技大学发表了一项研究，近期出现了一款能让他们重见光明的人造3D眼球。

5月24日，据媒体报道，香港科技大学的研究人员发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，设计出世界上第一个3D人造眼球，或将比人眼成像更清晰。

如果一切进展顺林，预计五年内可以让数百万人重见光明。

研究论文图片原理报道称，人造眼球通过各种微型传感器来创建图像，这些微型传感器模拟了人类眼球的光检测感光细胞。

而传感器被包装成铝膜和钨膜，形成一个直径超过2cm的半球形，模仿人类视网膜。

香港科技大学范志勇教授介绍，仿生眼大小与人眼相当，仿生眼其内部结构也是高仿人眼内部结构，其实就是利用大量的微小传感转换器将图片信息转变成视觉神经能接收的信息，从而达到视觉成像的效果，传感器位于由铝和钨制成的模仿人类视网膜的半球形膜中，理论上可超过人眼的高分辨率成像。

不仅如此，这种人工视网膜对于可见光谱内所有频率光都敏感，同时它在接受光刺激后的短短19.2毫秒内作出响应，然后在23.9毫秒内恢复无效状态，比人眼视网膜中感光细胞40-150毫秒的响应和恢复时间要短许多。

专家称该技术可投入广泛应用，除帮助个人提高视力外，还可制造其他仿生光敏器件，目前正计划进行动物和临床试验，预计五年内投入使用。

虽然说人眼是现在像素最高的相机，但是随着科技的进步，人工眼的功能效果超过人眼并不是无稽之谈，当然最适合自己的肯定是原生态的，人工眼的出现只是帮助那些视觉障碍者，使他们能重见光明。