马斯克(Elon Musk)旗下创业公司Neuralink正在研发Blindsight技术,目标是帮助盲人恢复视力,但华盛顿大学(UW)的研究人员表示,Blindsight等皮质植入物的设计有根本缺陷,低估人眼与大脑沟通的复杂性,并使用详细的计算模型模拟(虚拟患者)证明,植入物不太可能超过正常视力。
马斯克今年3月宣布Neuralink已成功将Blindsight设备植入到猴子身上应用,虽然最初画面的清晰度较低,类似早期任天堂红白游戏机的画面,但最终可能会超越人类的正常视力,并强调目前为止没有猴子因植入Neuralink设备而死亡或遭受严重伤害。
原本眼球成像的原理,主要是当光线进入眼球时,首先穿过角膜和晶状体,正是眼睛的外层和中间层,而当光线到达眼睛后部的视网膜时,被称为光感受器的细胞将其转换为电信号,再通过视神经传播到大脑,大脑就将这些电信号解析为看到的图像,而视障都是因为视网膜或视神经的损坏。
马斯克指出,Blindsight植入物的原理,正是完全绕过眼睛和视神经,将信息直接发送给大脑,因此需要将数百万个微小电极植入视觉皮层,该区域位于大脑后部,负责处理和解释来自眼睛的视觉消息,那就有可能解决任何失明的原因,无论是眼病还是外伤。
植入物不太可能“超过”正常的视力对此,华盛顿大学(UW)的研究人员表示,Blindsight等皮质植入物的设计有根本缺陷,低估人眼与大脑沟通的复杂性,并使用详细的计算模型模拟(虚拟患者)证明,植入物不太可能“超过”正常的视力。
研究人员指出,这一切都归结于这些电极的局限性,及其刺激人工重建视觉所需的神经细胞(神经元)的能力,这是一个复杂的过程,依赖大量复杂神经程序代码的创建,这些神经程序代码是大脑正确处理视觉消息所必须的要素。
“若是要达到典型的人类视觉,不仅需要将电极与视觉皮层中的每个细胞对齐,还必须使用适当的程序代码来刺激”,研究的主要作者法恩(Ione Fine)表示,这非常复杂,因为每个单独的细胞都有自己的代码,并不能刺激盲人体内的44,000个细胞。
研究人员表示,每个神经元都会传递一个小“感受野”的消息,而这些感受野与其他神经元及其感受野重叠,因此进入眼睛的单一小光点,实际上会刺激大量互联的神经元,帮助处理消息,而获得任意数量的电极来参与数千个神经元的工作是一个巨大的挑战。
“工程师通常认为电极会产生像素”,法恩说明,但这根本不是生物学的工作原理,因为基于视觉系统的简单模型的模拟能够深入了解这些植入物的表现,而这些模拟与工程师根据计算机屏幕上的像素进行思考时可能拥有的直觉非常不同。
为了证明这一点,研究人员设计一系列模拟,包括以45,000像素观看一只猫的电影,并与视觉皮层有4,5000个电极的患者的视频进行比较,结果就像Blindsight所设想的那样,虽然电极能够解读某种视觉形象,但猫的形状极为模糊,几乎只有形状可以识别。
研究人员认为,虽然这对完全失明的人来说是一种改善,但这种恢复视力的方法可能永远不会达到马斯克认为的那种标准,而且若无法复制所需的神经程序代码,再多的工程也无法将这项技术提升到接近人类视觉的程度,建议评估Blindsight等生物技术的可行性时,应该先考虑这一点。
法恩强调,许多人都在晚年失明,试想当你70岁的时候,想要重拾视力可能会感到绝望,导致抑郁症发生率很高,而且晚年失明会使某些人变得脆弱,但当马斯克说“这将比人类的视力更好”之类的话时,其实是一个危险的说法,而这项研究已发表在《自然》杂志。
(首图来源:Pixabay)