通往矩阵？先从恢复视力开始｜CyberDaily

　　

　　封面：DALL·E 2生成

　　CyberDaily：

　　马克思·霍达克，前Neuralink联合创始人，在2021年出走后，成立了科学公司，并在去年发布了科学之眼——一种仿生眼，可以帮助患有眼疾的人，恢复视力。

　　在霍达克看来，“未来不是更好的智能手机或 AR 眼镜：而是让感觉中枢本身直接可编程，甚至可能增加新的感觉。”

　　位于加利福尼亚州阿拉米达的科学公司 (Science Corp。) ，身处在不起眼的前门几米内——一间灯火通明的房间，房间里有大而透明的窗户。三名身着长袍的外科医生小心地围着一只躺在海蓝色布料上的新西兰白兔转圈。大约一个月前，这只兔子以“飞出未来”的独眼女主角的名字命名为 Leela——接受了眼白注射。

　　就在手术室外面，Science Corp. 的首席执行官马克斯·霍达克 (Max Hodak) 身穿牛仔裤和黑色连帽衫，臂弯中夹着一台笔记本电脑。他屏幕上的演示显示了一个小型设备，大约一便士大小，连接在一根细线尾上。他希望这是一种可以恢复批判意识并帮助盲人重见光明的设备。它看起来并不多——一个连接到 microLED 显示器的微型电子城市，只有 2 平方毫米大小。

　　他展示的植入式假体被称为“科学之眼”，一旦它被证明安全有效，它就可以植入患有眼睛感光细胞死亡疾病的人类患者的眼球顶部和内部 。这种方法的原理是诱导眼睛内的其他细胞接收和翻译光信号。该设备于去年 11 月 21 日发布。

　　对于霍达克 来说，这是一个忙碌的早晨，但在我访问期间，科学设施弥漫着平静乐观的气氛。在此后的几个月里，该公司的第一篇科学论文被上传到预印本科学文章存储库 bioRxiv，描述了 Science Corp. 开展的广泛基础工作，包括展示其技术如何在像 Leela 这样的兔子身上发挥作用，并为未来的试验做好准备 来测试它的视力恢复能力。

　　当我和霍达克 站在手术室外面时，他浏览了笔记本电脑上的图像，指出了科学之眼（ Science Eye） 的外形尺寸以及团队已经能够将多少像素塞入设备的晶圆薄 microLED 中。这个数字达到了令人印象深刻的 16000像素，考虑到他所说的“比 iPhone 13 好八倍”的分辨率。他展示了一个简短的演示，展示了拥有科学之眼的人可能拥有的那种“视觉”。红色像素在屏幕上跳舞，重现了街道和挥手的人的景象。

　　Science 称之为 FlexLED（柔性LED） 的 microLED 设备只是科学之眼 的一个组成部分。为了让患者恢复视力，科学团队首先需要将基因传递到眼睛的特定区域，并证明它可以在负责控制视力的大脑区域产生电信号。这就是 Leela 的用武之地。

　　当霍达克 和联合创始人艾伦·马尔丁利 向我解释这个过程时，在他们身后，Leela 的眼球正被小心地从眼窝中取出。

　　阅读这篇文章时，你的眼睛和大脑都参与了一场疯狂的舞蹈，被一阵光和电信号所激活。这种经过数百万年进化磨练的舞蹈为我们提供了视觉感受。

　　来自屏幕的光通过眼睛的晶状体聚焦到视网膜上，视网膜是眼睛后部的一层组织，包含称为光感受器的感光细胞。这些形状像杆状和锥状的细胞含有被称为视蛋白的分子，它可以将入射光转化为电信号。

　　该信号最终被传递到称为视网膜神经节细胞的神经细胞，这些神经细胞从眼睛向上蜿蜒进入大脑作为视神经，传输创建世界视觉图像的信息。

　　在遗传性疾病中，例如视网膜色素变性或年龄相关性黄斑变性，视网膜光感受器层的异常最终会导致它们死亡。随着光感受器的丢失，光信号无法再转化为电信号，从而导致失明。这不是一个完美的类比，但可以将眼睛想象成一座房子。家里的电线仍然通电，但由于这些疾病，所有的灯泡都坏了。

　　FlexLED 位于眼睛后部，而电子组件位于眼球顶部，就像青光眼分流器一样。佐伊廖/ CNET

　　幸运的是，还有其他方法可以点亮它。虽然光感受器在色素性视网膜炎中丢失，但 RGCs（视网膜的第三级神经元） 和视网膜中的其他细胞保持完好无损。大脑仍然可以解码光信号。科学之眼 背后的想法是修改这些 RGC （视网膜神经节细）使其具有感光性，这样它们就可以被光刺激，并将这些信号发送到大脑。这就像把灯带进屋里，插上电源就能提供照明。

　　这种修改需要注射一种特别设计的视蛋白，该视蛋白经过基因改造并包裹在一种失活的病毒中以寻找 RGC。科学团队已经能够证明视蛋白进入 RGC，在干细胞衍生的神经元和视网膜类器官 ?的实验中人类视网膜。简而言之，他们可以用灯而不是灯泡来照亮房子。

　　“我们想做的是在成年人身上测试它……但在获得允许之前我们不能，”Science 联合创始人兼生物学主任艾伦·马尔丁利 (Alan Mardinly) 说。“下一个最好的办法是培养视网膜并在这些人体细胞中进行测试。”

　　从干细胞发育成包括 RGC 在内的细胞混合物的类器官被浸泡在含有视蛋白的病毒构建体溶液中。大约 10 周后，它们被置于显微镜下，包括细胞工程师 凯文·史密斯 在内的研究人员开始寻找鲜红的细胞——这表明视蛋白已经落在类器官的 RGC 中。有人告诉我这很有效，大约五分之一的 RGC 表达了 Science 设计的结构。病毒构建体和视蛋白的进一步改进有望提供更好的表达。

　　实验室工作台上的这项工作表明该方法在活生物体之外的体外有效。但是在生物体内呢？为此，科学公司需要 Leela。更具体地说，它需要她的眼睛。

　　当我与霍达克 和马尔丁利 漫步在科学实验室时，我路过科学家艾米·罗奇福德，她正在用镊子和画笔精细地操作拇指大小的组织。

　　她告诉我，这是 Leela 的眼球。

　　罗奇福德 将其切开，去除了眼睛的各个部分，如晶状体和玻璃体，中间的凝胶状层，然后将眼球像四瓣花一样张开。画笔有助于接触视网膜并精细地将其切出进行处理，因此科学团队的另一名成员——像细胞工程师史密斯这样的人——可以在显微镜下研究它。

　　兔子的眼睛和人的眼睛不太一样。主要区别之一是称为中央凹的区域，这是视网膜中央凹陷处，许多光敏视锥细胞紧密地堆积在一起。马尔丁利 指出，兔子的细胞有一条条纹，而人类有一个小坑，而且基本的眼睛生物学略有不同，但新西兰白人为此类研究提供了一个很好的起点。

　　

　　放大 4000 倍的兔子视网膜中的视杆细胞和视锥细胞。盖蒂图片社

　　科学需要验证两个概念。首先，其包含视蛋白的病毒结构必须进入兔子视网膜中的 RGC。其次，FlexLED 设备的脉冲光需要刺激视蛋白并向大脑发送信号。在兔子身上，科学还没有尝试恢复视力。相反，它正在做基础科学以证明该方法有效。

　　早期结果表明确实如此。该团队在 2 月份发布的预印本中描述了用两只兔子进行的实验，表明他们已经能够使 RGC 具有光敏性。他们还能够使 FlexLED 设备产生脉冲并检测大脑视觉中心的活动。

　　然而，为了刺激 RGC 中的视蛋白，患者（包括 Science 的兔子）需要暴露在特定波长的光下。视蛋白不像人眼那样对自然光有反应；它无法像健康的感光细胞那样生成环境的全貌。出于这个原因，科学之眼要求患者佩戴一副带有摄像头的眼镜，通过红外线将信息无线传输到植入视网膜上的 FlexLED。

　　早期患者的视力恢复不会奇迹般地恢复到 20/20，但会帮助他们了解自己的世界；感觉将类似于视觉，但保真度要低得多。

　　要恢复高分辨率视力，还有一些生理障碍有待克服。例如，人类视网膜每只眼睛包含超过 1 亿个光感受器，但只有大约 100 万个 RGC，这种差异很难克服——但并非不可能。在某些方面，甚至可能认为仅刺激 RGC 并让它们放电更容易。

　　患者将需要佩戴与科学之眼 植入物进行无线通信的眼镜。佐伊廖/ CNET

　　RGC 也分为不同的类型，它们向大脑传递的信息略有不同。“我听说人们将它们称为 Photoshop 滤镜，”霍达克解释道。“当你把它们堆在一起时，你就会得到自然的景象。”

　　理论上，未来版本的 FlexLED 设备可以驱动不同类型的 RGC。霍达克 指出，他不确定这是否可能，但经过改进，该设备甚至可以在其 FlexLED 屏幕上的像素与单个 RGC 之间建立恒定的一对一映射。结合大脑随着时间的推移而适应的能力，高分辨率的视力恢复指日可待。

　　科学并不是唯一致力于通过改造眼睛来恢复视力的团队，但在新兴的光遗传学领域，它的方法是独一无二的UE。

　　许多公司正在试验不同的技术，包括使用基因编辑 RGC 和变光护目镜。例如，法国生物技术公司 GenSight 正在研究类似的光遗传学系统，使用基因疗法和眼镜。它的系统不需要像科学之眼 那样在视网膜上覆盖薄薄的 microLED，从而降低了风险。相反，它使用护目镜将周围的自然光放大为单色信号，基因编辑的 RGC 可以破译。

　　根据 2021 年发表在《自然》杂志上的一篇论文，这种方法可以说对 RGC 中视蛋白激活的控制不太精细，但它已经在临床试验中，并已被证明可以“部分恢复”视网膜色素变性患者的视力。在佩戴 GenSight 眼镜几个月后，患者能够检测到物体，例如桌上的记事本。

　　霍达克 之前的工作地点 Neuralink 最近也加入了恢复视力的竞赛。早在 2016 年，霍达克就与一群科学家、工程师以及埃隆·马斯克 (Elon Musk) 共同创立了这家脑机初创公司。霍达克于 2021 年离开。两家公司之间的比较一直是迄今为止有关科学的文章的主要焦点，与 出版物称这家生物技术公司为“Neuralink 竞争对手”。

　　“现在还为时尚早，但如果成功，它将成为一家庞大的公司。”——Max霍达克，Science Corp.?首席执行官

　　比较两者，在这个阶段，有点像比较 In-N-Out Burger 和 Whole Foods。Neuralink 的方法涉及将电极直接植入大脑，在那里它们的任务是解释信号和刺激脑细胞以努力恢复运动和视力，并且根据马斯克的说法，允许人类与人工智能融合。

　　监管机构已经对这种方法表示担忧。Neuralink 向美国食品和药物管理局提出的一项要求其产品进入试验的申请未获通过。科学将面临同样的障碍，但与 Link 相比，Science Eye 有一个主要优势：眼睛手术有其自身的危险，但它们无法与将电极插入大脑相提并论。

　　然而，安全仍然是最重要的。墨尔本大学从事眼病治疗的干细胞生物学家雷蒙德·王 (Raymond Wong) 指出，《科学》杂志将需要确保“植入物不会对邻近的视网膜细胞造成损害、增加眼内压 [或] 引起眼内炎症。” 这些是霍达克、马尔丁利 和其他人试图在临床前工作中使用像 Leela 这样的兔子以及可能的灵长类动物来解决的潜在问题，但真正的考验将在这些设备首次进入人类时到来。

　　霍达克希望，那一刻只是一个开始。尽管科学之眼 是唯一公开亮相的设备，但很明显，Science Corp. 已经在思考更远的领，否则假设是短视的。毕竟，这家初创公司的野心就潜伏在名称中。?这不是一家围绕一种产品或目标建立的公司。

　　“现在还为时尚早，但如果成功，它将成为一家庞大的公司，”霍达克说。“就像，我们不在医疗设备的任何一个领域，我们最终甚至可能不仅仅是医疗设备。” 当被问及这些设备时，霍达克含糊其辞，称它们将在准备就绪时公布。不过，有一些迹象表明科学的最终野心。

　　当霍达克 于 2021 年底在个人博客上宣布他的新事业时，他做出了一个大胆的宣言。他写道：“未来不是更好的智能手机或 AR 眼镜：而是让感觉中枢本身直接可编程，甚至可能增加新的感觉。”

　　这个想法——重新编程大脑以体验新的感官——并不局限于科幻小说的领域。大脑与我们体验世界的方式有着内在的联系。我们已经进化出五种感官，至少根据亚里士多德的说法，这种观点在今天仍然适用：触觉、嗅觉、视觉、味觉和听觉。现代科学又增加了一些。我们的平衡感是一种特殊的感觉，本体感觉也是，辨别我们身体位置和运动的能力。

　　甚至有科学家认为我们的感官数量可以延伸到 20 多岁；我们辨别时间流逝的能力以及我们的身体对冷热状态的反应是其他感官。当霍达克 谈到对感觉中枢进行编程时，他的意思似乎是大脑不是一个不变的器官。它可以接受新的外部输入，并且随着时间的推移，它可以学会适应它们。给它一种与世界互动的新方式，它就会慢慢地以身体可以理解的方式处理这些信息。

　　现在，与其恢复视力，不如想象将科学之眼植入视力完美的人体内。它可能会通过对 RGC 的精细控制，以让人看到特定图像或地点的方式刺激大脑。您可以看到并不存在的整个世界并与之互动。这有点像插入了一个模拟世界，它会呈现在你的眼睛上。科学走廊上的海报就是一个例子，霍达克开玩笑地称之为“宣传”的艺术品。其中一个特别吸引了我的眼球。这是一个抽象作品，具有一系列大脑形状的彩色节点。下面写着：“改变大脑，改变现实。”

　　

　　宣布 Science Corp，Hodak 以“黑客帝国见”作为结尾。

　　如果这让你想起 2000 年代的经典科幻电影，那是故意的。霍达克在他的公告博客文章上签了字：“黑客帝国见。”

　　或许，在那短短的一句话中，我们可以瞥见科学打算完成的事情。

　　我们离那个未来还有很长的路要走。而且，需要明确的是，我在阿拉米达的科学设施参观期间没有发现任何锁着的门。没有迹象表明秘密计划正在幕后形成——增强我们的感官或创造可以将空手道技能直接上传到大脑的人造世界。但是，随着公司退出隐身状态，霍达克的那篇博文出现在我的脑海中， 兔子也是。

　　在我离开之前，动物技术员 杰西·塔普 带我去了Science Corp的动物屋，兔子躲在它们的笼子里。她知道他们的名字，和他们说话就像他们是她的私人伙伴一样。其中一只兔子相当害羞。当我弯下腰往里看时，我可以看到她的鼻子微微抽动，耳朵竖起。

　　她小心翼翼地好奇地跳到小屋前面。当她这样做时，光线映入她的眼中，反射出她品种特有的深红色。我内心那个会讲故事的人希望从他们身上看到一些东西，但兔子只是转身前往她的小屋后面的安全地带。

　　原文：https://www.cnet.com/science/biology/features/a-bionic-eye-that-could-restore-vision-and-put-humans-in-the-matrix/

　　编译：CyberDaily

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