本帖最后由 chinatiger 于 2016-7-9 14:39 编辑
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Pixium ：视觉皮层模拟技术恢复视力
2016年7月8日
Pixium Vision 公司创立于2011年末,已经成功地进行了Pixium Vision植入物IRIS I(大约50个电极)几个临床试验,今年2月,它首次实现视网膜植入物的改进版本,150个电极的IRIS II。IRIS只是贴在视网膜的植入部分。它由微小电极组成，电极尖端配有一个柔性电路、一个红外线光电探测器单元,一个小型特定用途集成电路ASIC负责多路复用，以及把由光电探测器接收到的红外信号IR映射到相关的电极。然后电信号刺激神经节细胞，其终端直接形成视神经纤维,发送感知到的信号到大脑。
可穿戴的部分,外形是配备一个专有基于事件的相机的眼镜,处理使用者面对的视觉信息，通过眼睛发送编码信息给IRIS植入物。ASIC通过两个感应线圈(一个在夜视镜的外壳)进行无线充电。
IRIS 
IRIS植入物被开发用于视网膜色素变性(RP)患者，RP是一种遗传疾病,影响约1/4000的人口,40岁的患者失明。手术过程大约需要2.5到3小时,他们的眼睛已经从手术中恢复过来后几周内，病人可以看到模式，训练他们的大脑理解新得到的视力,看到非常简化的黑白风景。训练过程包括识别形状,定位屏幕上的光块,并在某些情况下,一个重新映射信号到电极的完整软件可能满足视网膜不太接受领域的需要。
“为什么只有150个电极?”,我坦率地问Pixium Vision的首席执行官 Khalid Ishaque。
“电极不是这里的限制因素,但在这样一个狭窄，柔韧，金属薄片尖端上，发送所有从ASIC到电极的信号，它是非常复杂的。我们不能使弹性金属薄片大得多,因为它将使手术更有挑战性,眼睛里更大的缝隙将使得密封巩膜开放的风险更大”,Ishaque解释道。事实上,ASIC和驱动线圈集结在眼球外部。
“我们已经有ASIC设计以管理一千多个电极,但在柔韧金属薄片上进一步缩小导线,是一个挑战”,他承认,“但我们可以在未来两到三年内加快完成IRIS超过一千个电极”。
该公司预计在未来几个月获得欧洲CE标准以商业化。
现在,从头盔显示的ATIS传感器采取相同的视觉输入,该公司同时开发PRIMA视网膜植入物,实际上无线太阳能电池阵列小模块植入视网膜下,而电极放置在靠近眼睛的双极细胞。手术植入PRIMA 时间可能不到一个小时,风险要少得多,因为设备将置入眼睛内,没有其他控制电路,电线或电缆。
Pixium ：视觉皮层模拟技术恢复视力PRIMA视网膜植入物的太阳能电池
在这里,没有更多的猜测工作，也没有任何一个多路复用ASIC的需要,CEO解释道,太阳能电池直接从头戴护目镜接收输入作为一个近红外(NIR)光线，从表面电极直接发送它们的电信号到视网膜双极细胞。
“在年龄相关性黄斑变性(AMD),这些细胞还有功能”Ishaque指出,“我们通过刺激这些细胞,保持大多数这种自然的信号链接到视神经,这应该使大脑更容易找出视觉刺激对应,我们将有更少的预处理或编码,也可以说是更快的学习”。
AMD是一种更为普遍的病情,在欧洲和美国超过400万例,,但病人通常也很老,一般超过70岁。这就是为什么以其低风险手术治疗的PRIMA可以方便地取代IRIS。PRIMA被设计成六边形的太阳能电池集群(2或3个电池串联一个中心电极)。公司用不同尺寸设计它们,从140μm 到70μm。
“一个双极细胞的平均直径约10μm。PRIMA 缩减的比例以及更高的本地返回像素浓度使更好的刺激成为可能,每个像素会刺激更少的细胞,与目前相比，需要更大的电极阵列用于刺激神经节细胞。信号整理将会不同,预计也利用更多的生理处理和网络中介。看不见的近红外(NIR)光将直接“画”出视觉数据，从传感器到覆盖着这些模块化太阳能电池的视网膜中心,大脑将解释这些新的人工信号”,Ishaque说。
PRIMA 技术最初是由Daniel Palanker教授和他在斯坦福大学医学院的团队开发,他们已经在研究40μm集群。
如果验证成功，PRIMA能解决一个更大的年龄相关性黄斑变性(AMD)患者市场,希望也以更有吸引力的价格。发表了一系列临床前安全性研究,Pixium Vision希望到今年年底发起首次人类可行性研究,紧随其后的是一个更大的关键试验，从2017年开始。
”随着使用几千个电极的可能性,我们正在研究高分辨率视觉灵敏度到面部识别的程度”,Ishaque评论。“AMD患者丧失中心视力,我们的目标是给他们人工中心视力”。
最终,PRIMA甚至可以完全取代IRIS 。谈论到立体视觉,Ishaque认为这是一个自然发展的过程。“一旦技术稳定,我们将用两个传感器装备护目镜，同时处理双眼”。
几种产品的视觉清晰度对比
但是公司并不想就此止步。
“青光眼患者的视神经抑制视网膜信号到大脑?神经病变或创伤性脑损伤呢?,眼睛完全缺失的病症呢?”Ishaque问道。
“在我们的全球科学和医疗网络,我们不仅有眼科医生也有神经外科医生连接我们的眼睛和大脑——从光子到神经元。下一步将用视觉信号直接刺激大脑中的视觉皮层表面。例如欧盟研究机构和美国国防部先进研究项目局(DARPA)对这个非常感兴趣，“Pixium Vision的首席执行官说。
“有硬件和软件是不够的,你还必须了解人脑以及视觉皮层如何接收和处理信号。与合作伙伴法国de la Vision研究所,CEA和斯坦福大学正在进行的研究,从视网膜到视觉皮层的视觉通路正在被测定,确定哪种视觉信号激活视觉皮层相关区域。最终,我们从我们的视觉传感器,将预处理的数据安全、选择性,直接输送到视觉皮层”他继续说。 |
