患視網膜病變的人怎樣重見光明?最新一期《科學發展》中指出,交通大學校長兼講座教授吳重雨的研究團隊,嘗試在晶片上「實現」視網膜各種細胞的功能,經過多年的研發,希望能開發出更好的人工視網膜。
太陽能電池 無缺電困擾
新型人工視網膜有個重大突致。它比前2代更輕巧,面積約僅2平方毫米,厚度約僅150微米,採用「太陽能電池」把進入眼球的光轉為電能,更加省電,無須在人體內植入任何電源就可供應晶片運作所需的電力。
由於人腦的視覺是由視網膜內的感光細胞偵測外界物體的光波後,經其他細胞功能的處理,再傳導至視網膜上方的神經節細胞(ganglion cell)轉成脈衝,經視神經送到大腦皮質層產生視覺。不同種的視網膜細胞可以偵測到物體的移動方向、形狀、顏色、輪廓、明暗等,進而產生不同種的脈衝訊號。
辨識功能晶片 取代視網膜
吳重雨的研究團隊嘗試盡可能把各種物體的特徵辨識功能放進晶片中,等於「用晶片取代視網膜細胞的功能」,如此一來,機器人可以有雙完美視覺的「電子眼」。另一方面,把晶片植入視網膜病變患者的視網膜中,也可讓他們重見天日。
吳重雨表示,新型人工視網膜最大的進步,是在晶片上由光線產生脈衝,因此,不需用導線穿進眼球把脈衝訊號送進視網膜。
在研發過程中,吳重雨一直思考:「細胞原本就是用光感應,為什麼晶片不行?」雖然許多人認為在技術上,讓晶片在視網膜上把光轉換為電訊號非常困難,但吳重雨認為這是前瞻性的想法,值得一試。終於在團隊的努力下,由榮民總醫院林伯剛醫師把單一晶片植入動物,初步實驗的結果很成功。
最近更與在美國實行人工視網膜植入人體試驗權威的劉文泰教授團隊合作,組成「智慧型仿生裝置研究中心」,吳教授研發的晶片可望加速進行人體試驗,讓晶片植入盲人眼中的夢想推進一大步。
目前,劉文泰教授的團隊所植入盲人眼中的視網膜晶片,已能辨識物體的輪廓、移動方向,也能辨識物體的具體影像,如報紙標題、杯子等。然而未來的挑戰還是存在,對於物體的色彩、明暗、種類產生何種脈衝,仍是生物學家亟待了解的領域。另外,使用太陽能電池產生脈衝時,需要消耗功率非常低的電路,這部分也仍需研究團隊努力研發。
人工視網膜的擬真,未來還有待生醫、材料、電子等各領域的專家學者共同努力,才能重建更多視網膜病變患者的靈魂之窗。
史提夫汪達 盼試驗視網膜晶片
吳重雨指出,相關人體試驗已經在美國取得許可,預計做60例,台灣將做5例,預定將與榮總、台大醫院合作。
事實上,連美國知名盲人歌手史提夫汪達,也在視網膜晶片人體試驗的排隊名單當中,他在1999年因為聽聞有美國研究團體進行研發,透過美國人權牧師賈克傑克森與研究團隊聯繫。
劉文泰表示,出生2個月就因為視網膜病變而失明的史提夫汪達表示,他最大心願就是「能在有生之年看到自己的小孩」。
這項研究因而引起全美矚目,甚至美國前總統柯林頓,也曾在國會演說時呼籲全球重視這項研究發展,希望能為全球視盲人口帶來新的希望。