新的视觉模拟让我们得以一窥通过仿生眼看世界可能是什么样子。
自从FDA批准世界上第一个仿生眼系统Argus II以来，越来越多曾经失明的人现在能够看见（根据《神经科学快报》上的一项研究，截至2014年3月，已有80多人），尽管研究人员估计其视力接近模糊的黑白电影，视力仅为20/1260，而普通健康视力为20/20，但却没有一个非常稳健的模型来支持这一点。在发表于《英国皇家学会哲学汇刊B》上的一项研究中，研究人员创建了逼真的视频模拟，展示了恢复视力可能是什么样子。
我们眼睛里称为视杆细胞和视锥细胞的视网膜细胞将光转化为电脉冲，然后发送到大脑。由于黄斑变性等疾病导致这些细胞的损失是视力丧失的主要原因之一。两种最有前景的视力恢复装置是电子假体和光遗传学。
“有人可能经历了一个非常侵入性的手术，但他们的视力并不如预期。”
Argus II仿生眼系统是市场上主要的电子假体设备。它使用安装在眼镜上的数码相机，这些眼镜充当眼睛的视杆细胞和视锥细胞，将视觉数据无线发送到植入眼侧的计算机芯片。然后，该芯片激活植入视网膜的一小组电极，刺激视网膜细胞将数据转化为视觉。
这种刺激可能无法提供全彩视觉，但它可以显示明暗对比，这足以开始感知空间中的物体。另一方面，光遗传学是将蛋白质插入存活的视网膜细胞中，使其对光更敏感，从而迫使它们执行缺失的视杆细胞和视锥细胞的功能。然而，这项技术尚未在人体上进行植入。
华盛顿大学的研究团队利用了光遗传学研究的数据以及基于接受电子假体治疗的患者表现的预测，来创建更准确的恢复视力表示。这些新模型展示了接受电子假体或光遗传学治疗的人可能会遇到的潜在失真和困难。
“这些东西应该附带安全警告：快速移动的物体可能会完全消失。”
我们的大脑中有大约20种不同的视网膜细胞类型，它们向大脑发送不同类型的视觉信息，例如物体边缘的位置或明暗斑点。由于电子假体广泛地刺激所有这些细胞，可能会导致图像模糊或整体不清。
“如果你在一组细胞上播放电影，它们都会有非常不同的放电模式，但当你用植入物轰击它们时，它们都被迫跳起同一支舞，”该研究的合著者Ione Fine说。
在光遗传学中，只有一种或两种视网膜细胞类型受到刺激，这使得图像呈现出一种奇怪的边缘感。快速移动的物体也会拉伸并消失，因为细胞在时间上跟不上。
“这些东西应该附带安全警告：快速移动的物体可能会完全消失，”Fine说。
以前用于展示恢复视力可能样子的模拟使用了“记分板模型”，这是一个网格系统，每个视网膜电极产生一堆点。这显示了视觉效果，就像一个略微过曝的灰度图像。然而，患者的表现从未达到记分板模型的预测，这表明它一直不是恢复视力的准确表示。
以下是《大众科学》编辑Breanna Draxler和Linsday Kratochwill（宣传我们全新的播客Futuropolis）的视频，通过电子假体和光遗传学视觉模拟模型看到的景象。
由于仿生眼植入物成本极高，这些逼真的模拟可以帮助患者及其家人决定是否值得花费金钱购买视网膜植入物，以及是否要接受所有漫长的手术。2013年，Argus II的成本约为10万美元。
“我认为记分板模型非常危险，”Fine说。“有些人可能经历了一个非常侵入性的手术，但他们的视力并不如预期。”
这些模拟还可以帮助研究人员更好地改进未来的植入物。
“我们可以非常清楚地确定这些问题将导致什么，它们有多重要，以及哪些问题更重要，哪些不太重要，需要研究。”
