Thursday, February 26, 2015

for artificial eye. u have to have a normal 视觉神经细胞; 色盲的人视觉神经细胞对于在可见光范围内的波长的光反应几乎相同，因此对于色盲的人来说，光是没有颜色的

通常我们所说的“光”是指可见光。光的本质是电磁波，频谱范围非常之广，其中只有非常窄的一小段频谱（波长为760nm~390nm，也就是红光到紫光）的电磁波能被我们人眼所感受，看到颜色，其余波段的电磁波人眼感受不到，即“非可见光”。简单的说就是特定的很窄的那一段频谱（760nm~390nm）的电磁波称为“光”。

评论 | 2 6

可见光强度越大，也就越明亮。非可见光强度再大也不明亮。
光的振幅大，构成光波的电磁场就强，对人视觉神经细胞的电子作用就强，产生的视觉信号就强，也就是视觉更加明亮

这个植入体并不是一个完整的人工眼睛。它需要一个完整的眼球，一个极性细胞具有正常功能的完整视网膜，还有将信息传递给大脑的视觉神经。这就意味着这个技术只能有选择的应用于那些只有图像受体细胞受损的盲人。

岬kun | 六级采纳率43%

擅长：物理学考研时事政治

按默认排序 | 按时间排序

其他9条回答

2008-12-05 13:13 snow_king6904 | 七级

因为我们的视觉神经细胞对不同波长的光有不同的反应，因此给了我们不同颜色的感觉。
而色盲的人视觉神经细胞对于在可见光范围内的波长的光反应几乎相同，因此对于色盲的人来说，光是没有颜色的。

评论 | 0 0

2008-12-05 13:03 leo_god | 八级

光包含各种色谱的电磁波，各种色谱的电磁波照射在不同颜色的东西上被吸收或者反射，反射的部分到人的眼中就出现了颜色。

评论 | 1 0

2008-12-05 13:55 ljyfqq | 三级

×提示

您已经赞过此文了。

确定

向人造眼睛进发

译者： lder 原作者：Jamie Horder

发表时间：2011-03-02浏览量：3323评论数：0挑错数：0

你可能见过或者听说过人造心脏、人造肾脏、人造耳朵，但你听说过人造眼睛么，那种与正常人眼功能一样的人造眼睛？现在也只是研究出了眼睛部分结构的人造替代品，这篇文章可能会对你有帮助。

Steps toward a Bionic Eye

By Jamie Horder | February 15, 2011

向人造眼睛进军
作者：Jamie Horder, 时间2011，2月15日。
来源：科学美国人

The human eye is a biological marvel. Charles Darwin considered it one of the biggest challenges to his theory of evolution, famously writing: that “To suppose that the eye with all its inimitable contrivances for adjusting the focus to different distances, for admitting different amounts of light, and for the correction of spherical and chromatic aberration, could have been formed by natural selection, seems, I freely confess, absurd in the highest degree.” Of course he did go on to explain how natural selection could account for the eye, but we can see why he wrote these words under the heading of “Organs of Extreme Perfection and Complication.”

人类的眼睛是生物学上的奇迹。查尔斯*达尔文认为人类的眼睛这一生物学器官对于他的进化论而言，是最大挑战。在他的书里这样写着：“眼睛有调节焦距，允许不同采光量和纠正球面像差和色差的功能，以及无与伦比的设计。我坦白的承认，认为眼睛是通过自然选择而形成的假说似乎是做荒谬可笑的”。当然他确实也用自然选择理论解释过眼睛形成，但我们仍然可以看出为什么他会在《极端完美的器官及其带来的难题》的标题下写着以上的文字。

The complexity and perfection of the eye has meant that, to date, it’s been all but impossible to reproduce its function artificially. Artificial hearts, kidneys (albeit outside the body), and ears (cochlear implants) are all in widespread medical use -- but not eyes.

眼睛的完美和复杂性意味着，迄今为止，依然不可能利用人工的方法实现其完整的功能。人造心脏，人造肾脏（虽然是在体外使用）人造耳朵（主要是植入耳蜗）都已经在医学方面被广泛应用，唯独人造眼睛没有。

That might be about to change. In a remarkable achievement, a team of ophthalmologists and engineers has managed to partially restore vision to the blind, using an electronic device which acts as a replacement for the retina. The results are reported in a paper by Professor Eberhart Zrenner, Director of the Institute for Ophthalmic Research at the University Eye Hospital in Tuebingen, Germany.

这可能也是一个挑战。一组由眼科医师和工程师组成的研究小组已经取得了不寻常的研究成果。他们采用一个与眼角膜功能类似的电子设备来设法恢复盲人的部分视力。研究结果已经由来自德国图宾根眼科医学院，眼科研究所主任Eberhart Zrenner 教授在文献中发表。

The implant consists of a tiny panel, 3 by 3.1 mm in size, containing a 38 by 40 array of 1,500 light-sensitive microphotodiodes. These sensors detect light, and control the output of a pulsed electrical current. The brighter the light, the stronger the resulting current. Each sensor has its own microelectrode, and these are placed in contact with nerve cells in the retina, called bipolar cells, the first step on the pathway from the eye to the brain. The sensors therefore mimic the way the eye’s own photoreceptor cells normally function, turning light into a pattern of electrical impulses.

这个被植入的薄片，大小是3乘3.1毫米，由一组38乘40的1500个光敏微成像二极管组成。这些灵敏元件检测光线，同时控制脉冲电流的输出。更亮的光线可以引起更强的电流。每一个感光元件都有自己的电极，这些电极与视网膜中的被称为极性细胞的神经细胞联结，这些细胞是眼睛与大脑连接中的第一个传输单元。这些传感器就可以模拟眼睛本身图像采集细胞的正常功能，即：将光转化成电流的形式输出。

The implant is not a complete artificial eye. It relies on an intact eyeball, an intact retina with functioning bipolar cells, and an optic nerve to convey the information to the brain. This means that the technology is only useful in forms of blindness caused by selective damage to photoreceptor cells.

这个植入体并不是一个完整的人工眼睛。它需要一个完整的眼球，一个极性细胞具有正常功能的完整视网膜，还有将信息传递给大脑的视觉神经。这就意味着这个技术只能有选择的应用于那些只有图像受体细胞受损的盲人。

However, such blindness is unfortunately common. Retinitis pigmentosa is a disease that causes progressive loss of vision, as the photoreceptor cells degenerate, and eventually die. There are many different forms of the disorder, each caused by mutations in a different gene. In some people, the loss of vision is gradual, and they remain able to see for most of their lives. In others, it rapidly leads to blindness. It’s estimated that about 400,000 Americans suffer some form of the disease.

但是，这种类型的盲人很普遍。视网膜炎色斑是一种可以引起视力丧失的疾病，也就是图像受体细胞退化，最终丧失功能。视网膜炎色斑有很多种不同的症状，每一个都由不同的基因突变引起。在某些人中，视力的丧失是逐步性的，他们还可以在有生之年看到东西。另外的患者，会快速失明。据估计，在美国大概有400,000人患有视网膜炎色斑。

Zrenner and his team implanted their device in three patients, all of whom had been born with normal vision, but had become almost totally blind due to retinal degeneration. Two of them suffered from retinitis pigmentosa, while the third had a similar disease.

Zrenner和她的团队对三个患者进行了移植，这三个患者都是由于后天的视网膜退化引起的完全失明。其中的两个患有视网膜炎色斑疾病，第三个患有类似的疾病。

The surgical procedure was, naturally, delicate. It involved inserting a metal tube behind and into one of the patient’s eyes, through which the implant was put into place. The chip comes connected to a cable that provides it with power from an external battery. It also allows the patient to control the sensitivity of the electrodes – essentially, manually adjusting the “brightness” of the image, to compensate for changes in the overall level of light. This is something that the eye normally does so effortlessly that we’re rarely aware of it.

外科操作非常精细柔和。这包括在患者眼球的后侧插入金属软管，通过这个金属软管，移植物就可以被放在合适的位置。为这个薄片联上电线，可以为它提供外接电源。患者也必须可以控制这些电极的敏感度，即认为的调整成像的“亮度”，来补偿光线的总体水平。这些也是眼睛的正常调节功能，我们正常人很少能够察觉得到。

So what happened? All three patients regained vision to some extent. Patient 2, a 44 year old man with retinitis pigmentosa, experienced the most dramatic benefits. He began to lose his sight at the age of 16. The first problem he noticed was a difficulty seeing at night, a common early symptom. By the time of the study, he was virtually blind, although he could still tell the direction from which a light was shining.

然后发生什么了呢？这三个患者都在不同程度上恢复了视力。患者２，一个４４岁患有视网膜炎色斑症的男士，体验到了这难以描述的效果。他在１６岁的时候丧失视力。首先，他发现在晚上很难看清东西（普通的早期症状之一），在本研究进行的时候，虽然他还可以辨识出闪光的方向，但事实上他已经完全失明。
由于这次移植手术，他已经可以看到并且准确地区分生活中的物品，包括汤勺、香蕉和苹果；能够读出钟表上的时间；尽管很慢，他也已经能够读出由5-8厘米的大号字母所组成的单词。
关于他视力恢复后的视频可以在网上在线观看。
上文提到的这个亚视网膜结构的移植物只是目前正在发展当中的“仿生眼”概念中的一个。其他的研究者已经设法利用一个外置的摄像机将图像信息传递到植入视网膜中的中介芯片，即通过视网膜外侧途径改变患者的视力。
但，Zrenner的团队称他们的亚视网膜植入技术具有一些重要的优势。“视网膜外侧“设备需要提前将图像处理后才能传递给视网膜，同时患者需要时间去学习如何处理他们大脑接收到的信息，因为外置的摄像机不能提供与视网膜所提供的完全相同的输出信号。
然而，Zrenner等人的亚视网膜方法目前正在处于“应用当中”，因为这种植入物与正常视网膜很类似。而且，他们称外视网膜技术只能达到60像素的水平，而亚视网膜技术已经达到了1,500像素。
然而，亚视网膜技术也有很大的缺陷。它所提供的图像只能是黑白的，同时缺少图像的细节表现。与Iphone的960乘640分辨率的屏幕相比，其传感器的分辨率也只是38乘40的像素水平。
由于植入物很小，仅覆盖了正常视网膜中的很小的一部分。但这正好会避免其首次工作时可能会产生的一些问题，因为我们的视网膜关于图像细节的反应也正好只需要其很微小的一个部分。也就是视网膜中心的一个部分，被称为中心凹。将植入物放置在中心凹的位置，就可以将其提供的图像质量最大化。
这个芯片同样需要一个外置的电力供应，所以患者需要随身携带电池组合控制元件。最终的结果就是：在患者的头部的一侧连接很多电线。
所以，就目前而言，利用技术完全恢复失明患者的视力还有很长的路要走。但这一发现仍然是令人兴奋的进展。将来，技术水平的发展一定会提供更高质量的图像，来恢复失明患者的视力。
其他的研究者正在采用基因治疗的方法解决视网膜炎色斑症，及与其类似的疾病在分子层面上的问题。主要方法是提前预防图像受体细胞的首次病变。这一研究已经在动物模型上取得了成功，在人身上利用基因治疗技术治疗另外一个遗传性眼病---莱博氏青光眼的结果在近期也会发布。
基于以上原因，目前这一设备是否可以广泛地用于视网膜炎色斑症患者身上依然无法确定。但这一技术却是其他新兴技术的结合点，从深部大脑刺激到脑-机干预等，都将进一步模糊神经系统和机器之间的界限。