跟神经元say Hi

刘楠

研究人员所做的只是用科技的方式给神经元打了个电话

“这个装置已经正式启动了，你能感觉出来吗？能听到吗？”像在沉寂的黑暗中看到光芒一样，在一阵哔哔声中，Sarah隐隐约约听到了护士小姐的说话声。先是一阵不相信的紧张，继而是听到声音的满足，她一边使劲点头，一边哽咽地喊着“yes，yes”，终于喜极而泣。

这是以色列Rainbow公司的联合创始人Efraim Cohen Arazis在2015腾讯WE大会上播放的一段视频。Sarah原本听不到外界的声音，但她幸运地成为第一批人工耳蜗植入者。她植入的人工耳蜗是由澳大利亚的一家公司发明的，可以帮助人类收集声音并转变成神经信号，经相关神经传递到大脑，最后识别为声音。

这个人工内置设备将改变这个姑娘以后的人生际遇，而研究人员所做的只是用科技的方式给神经元“打了个电话”。

随着技术的进步，很多在十几年前听起来天方夜谭的事情正在发生，如基因排序、人工智能、生物材料、3D打印等等。在2015年11月8日腾讯举办的主题为“向未来 共生长”的WE大会中，以色列Rainbow公司的联合创始人Efraim Cohen Arazis以其盲人祖母和视网膜退化的母亲的案例道出，利用科技、软件和神经元的结合来寻找新一代医疗解决方案也是重要的研究方向。

目前，与视网膜退化有关的疾病在全球的发病率越来越高。仅在美国，就有175万人饱受年龄相关性黄斑变性视网膜退化症（AMD）的困扰，而且新患病人数以年均20万人次的速度增加。而人工视网膜可以让视网膜致盲患者重见光明。

一些由政府（美国、德国、澳大利亚、日本和韩国）以及私人资本资助的项目，已经能够利用人工视网膜让患者重见光明。目前的解决办法是，经过全身麻醉和六小时不间断的手术，为患者植入一个连接眼睛内部多部件的硬件。换句话说，就是为患者植入一个人工设备，连接患者的眼睛和大脑。除此之外，患者必须佩戴一个特殊的眼镜，这个眼镜装有一个微型摄像机、一个发射器、一个视频处理器和一套为系统充电的电池。患者只能看到正前面，如果想看到两边和四周，必须调转头部的方向才能实现。系统只能提供60像素的光感，这个概念就是说，患者可以区分出黑白深浅，也能识别出物体的存在，但是对于细节却远远看不清楚。相比之下，Nano Retina公司研发的人工虹膜做了更多优化。

Nano Retina是由Zyvex实验室与Rainbow联合投资的一个项目，由美国、欧洲和以色列的专家联合研发。其主要产品是一片极其微小、易于植入的人造视网膜，被称之为人工虹膜，能够为视网膜致盲患者修复视力。

视网膜致盲的主要原因是眼睛的光感受器退化，阻碍大脑接受眼睛的信号从而导致失明，而人工虹膜实际上就是取代了眼睛的光感受器。人工虹膜由纳米电极、电路、光感受器和红外线辐射接受回路组成，紧靠视网膜植入，其电极与眼睛的两级神经元相连。在接收到视觉系统生成的图像信号之后，人工虹膜便将其转变成电子信号，从而刺激神经元产生神经信号，通过其他神经通路经由神经节传递至大脑，从而识别视觉信息，恢复患者的视力。

人工虹膜通过微创手术配合局部麻醉植入眼睛，整个过程不超过30分钟。而且，人工虹膜的系统结构轻巧，能与眼睛的其他生理功能协调作业，包括瞳孔扩张和眼球运动等，患者能够从一边看向像另一边而无需转头。第一代人工虹膜有500像素，第二代达到2000像素，相比较其他人工视网膜的60像素，已经有很大改善。成功植入后，患者也需要戴一副装有迷你激光发射器的眼镜，通过无线红外线为人工虹膜充电，但眼镜的复杂程度已经大大简化。所以，人工虹膜的优势显而易见。

目前，人工虹膜是第一个可以与神经元直接成功沟通的微电极阵列，比其他人工视网膜的耗电量低100倍，并且实现了用高级方式将人工视网膜经久持续密封的效果。相关科技和医疗领域的专家都认为，人工虹膜的临床目标是可以实现的。人工虹膜将在2016年进入临床试验阶段，目标价格为60000美元，预计市场化之后将达到十亿美元的市场价值。

Nano Retina是一种平台技术，它由可以与人体神经元直接沟通的微电极阵列组成，可将外界的信号转变成神经语言。当前，也可以在其他疾病的医疗解决方案中使用相似的平台技术，实现与中枢神经系统交及外围神经的交互沟通。

人的身体是一个巨大、复杂且神奇的电化机器。未来，可以在人体内植入可以从外界收集信息的传感器、人工刺激装置和治疗设备，以及药物传输泵。这三种设备之间可以互通，形成闭环。如果传感器发现人体有问题，就会激活刺激装置，来解决相应的问题；如果传感器发现人体内某种物质缺失，就会激活药物传输泵，自动释放出适当剂量的药物以稳定人体功能。如果这些都可以实现的话，那么以后就不会出现急性病发作和大型危机，患者本人也不会有什么感觉。

除此之外，对于癫痫、瘫痪及帕金森综合症（老年痴呆症）等，也可以采用这种“与神经元沟通”的方式寻找解决方案。

过去，人们只能通过药物来控制癫痫发作的患者；现在，市场上已经有一些神经刺激装置，但需要患者自察自知，自己开启这种装置来控制病情；而未来，可能会出现可以自动激活的传感器而无需患者干预，以达到在发病之前阻断疾病的效果。现在有一些针对瘫痪患者的护理机械，帮助他们站立，帮助他们在同样的高度进行一些活动；而未来，可能会出现能够恢复某些区域连接的神经元和刺激装置，让患者恢复肌肉运动能力。

目前，Rainbow正在研发一种可以植入大脑的装置，以阻止帕金森综合症的进一步恶化。但是未来发展的关键在于要找到记忆是否能够储存，这样才能替换或修复记忆，或者绕过因老年痴呆症坏死的区域找到新的记忆通道而重新实现大脑认知功能。

对于未来的可植入设备，还有很多问题待解。比如，要理解大脑结构和细胞类型，理解神经语言，找出数据是如何存储和恢复，要从根源上找出是什么原因导致器官出问题。Efraim表示：“对于植入式医疗设备而言，非常关键一点是要有外部设备做正确的诊断和生理特征数据分析，这样植入式设备才知道怎么去治疗。”