已故神经学家保罗·巴赫伊丽塔(Paul Bach-y-Rita)在20世纪60年代提出假说:“人类并不是用眼睛,而是用大脑来看见事物的。”现在,一种非植入式装置利用了这种理念,致力于帮助视觉受损的病人重“见”大千世界。它的工作原理是,依靠 病人舌头表面的神经把光信号传输到大脑里去。
这种装置是美国威斯康星州米德尔顿Wicab的一群神经学家发明的,2003年进行了首次演示,最终将于今年年底推向市场。被命名为BrainPort的这套设备,试图取代原来负责将视觉信号从视网膜传输到大脑主视觉皮质的200 万个视神经细胞的作用。一个微型数码摄像机被嵌置在太阳眼镜镜片中间的镜架上,负责收集可见光数据。用户戴上这副特制的眼镜后,可见光数据将绕过眼睛,传递到一台手持式主机上,它能完成控制镜头缩放、调整光学设置等功能,还配备了一块中央处理器,负责将数字信号转换成电子脉冲。中央处理器处理后的信号,通过被昵称为“棒棒糖”的装置传送到舌面。“棒棒糖”是一块9平方厘米大小、矩阵式排列的电极组,将被直接贴合在舌面上。舌面似乎是感知电流的理想器官(唾液也是一种良导体)。此外,舌头上的神经纤维排列紧密,比其他触觉器官的神经纤维更接近表面。比如说,手指皮肤表面的神经纤维就被一层由凋亡细胞构成的角质层(stratum corneum)所覆盖。
“棒棒糖”上的每枚电极都对应于一组像素。白色像素产生出一个强电子脉冲,黑色像素则不产生任何脉冲信号。舌面下的神经纤维接收到不断传来的电子信号,给 使用者带来的感觉有点像是跳跳糖(Pop Rocks,一种放进嘴里会噼啪作响的碳酸糖果)或香槟酒泡泡。非赢利性视觉康复和研究组织——灯塔国际(Lighthouse International) 的研究主管威廉·塞佩尔(William Seiple)介绍说,通常使用这套装置15 分钟后,盲人就能学会如何理解它所获取的周围空间信息。如果摄像机在一条黑暗走廊的中间检测到一些发光物,电极阵位与像素的对应关系就会让电脉冲刺激出现 在舌面中部。“这就像是学习一项技能,与学习骑自行车没什么两样,”Wicab 的神经学家艾梅·阿诺尔杜森(Aimee Arnoldussen)说,“这个过程与婴儿学会怎么去‘看’的过程相似。一开始事情显得有点怪,但一段时间之后就会变得得心应手。”塞佩尔手头有4 位参与实验的病人,他们每周进行一次使用BrainPort的训练。他注意到,受试病人已经学会了如何快捷地找到门口和电梯按钮,怎样阅读字母和数字,还能在餐桌上方便地拣选杯子和刀叉,不用再像过去那样四处摸索了。“起初我没有预料到这个装置能做这么多事情,”塞佩尔说,“有位盲人第一次看见字母后激动地哭了。”正常人眼获取的光信号会传输到大脑的视觉皮层,而舌头获得的触觉数据则是在体感皮层(somatosensory cortex)接受处理的,那么BrainPort 发出的电信号是被传输到了视觉皮层还是体感皮层呢?研究人员目前还无法确切回答这个问题。