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几十年来，科学家们一直致力于创造一种光学义肢，至少可以为那些患有视网膜色素变性、黄斑变性和其他视网膜损伤疾病的患者恢复部分视力。 一些视网膜植入物已开始兑现这一承诺，但研究人员仍面临挑战，需要开发一种技术，除了提供清晰的图像外，还能长期舒适地佩戴。
德国的Retina Implant, AG 公司认为，它在这两个领域都取得了巨大进展。今年晚些时候，该公司将启动第二期临床试验，在未来几年内为约 50 名患者植入视网膜下（视网膜下方）植入物，届时这一说法将得到检验。与此同时，总部位于加利福尼亚州西尔马的Second Sight Medical Products 公司计划于今年晚些时候在欧洲将视网膜上（视网膜上方）植入物商业化。 麻省理工学院和其他机构以及医疗技术公司的研究人员也在开发视网膜植入物——视网膜覆盖在眼睛的内表面，并以光和颜色的模式记录图像——但其进展不如 Retina Implant 或 Second Sight 公司。
视网膜的重新唤醒
Retina Implant 公司于 2005 年启动的初步人体临床试验提高了 11 名患者的视力，使他们能够识别物体，并清楚地看到形状，以至于他们可以将单个字母组合成单词，或者基本上在正常阅读距离和正常光照条件下进行基本水平的阅读，该公司联合创始人兼董事、德国图宾根大学眼科研究所所长 埃伯哈特·茨雷纳 说。 茨雷纳于 5 月在佛罗里达州劳德代尔堡举行的 2010 年视觉与眼科研究协会年会上展示了该试验的结果。
Retina Implant 公司的第二期临床试验旨在将该公司最新版本的技术植入到更大范围的患者群体中。 新的植入物不再有外部部件——其电源位于耳后皮肤下，通过一根细电缆连接到眼球，这样芯片一旦植入就不会移动。（这可能会损坏芯片。）
视网膜色素变性会杀死视网膜的光感受器，即视杆细胞和视锥细胞，这些细胞将光转换为大脑的电信号，从而导致视力丧失。 这种疾病是最常见的遗传性视网膜退化形式之一，在美国约有 4000 人中就有 1 人患病。 年龄相关性黄斑变性 (AMD)是美国 60 岁及以上人群视力丧失的主要原因，它会逐渐破坏清晰的中央视力。 黄斑（眼睛后部的光敏视网膜组织）以两种方式退化：在“干性” AMD 中，黄斑的光敏细胞缓慢分解；在“湿性”形式中，视网膜后面的异常血管开始在黄斑下生长，从而使其移位。
Retina Implant 公司的设备是一种三毫米乘三毫米的微电子芯片（0.1 毫米厚），包含约 1500 个光敏光电二极管、放大器和电极，直接植入视网膜下方，通过刺激内部视网膜神经细胞来产生人工视觉。 该芯片放置在视网膜的黄斑区域，吸收进入眼睛的光线，并将其转化为电能，从而刺激任何仍在发挥作用的视网膜神经。 这种刺激通过视神经传递到大脑。
据茨雷纳称，大脑需要一到两天的时间来适应芯片辅助视觉。 “通常，人们对视网膜植入物最初的期望只能看到线条，”他说。 “然而，科学家们发现，人脑可以快速地重新训练自己，将不同灰度级别的线条和形状解释为有意义的图像。” 茨雷纳补充说，借助芯片，一位 Retina Implant 公司的患者报告说，他看到图像和文字略微闪烁，就好像它们是通过游泳池底的小波纹观看的一样。
电源（植）入
“视网膜下方法的主要进步在于植入物本身对光敏感，”牛津大学默顿学院的玻璃体视网膜外科顾问医生兼眼科教授 罗伯特·麦克拉伦 说。 麦克拉伦专门治疗 AMD、视网膜色素变性、脉络膜缺失症和斯塔加特病患者，他是 Retina Implant 公司在英国进行的第二期临床试验的首席外科医生。 试验也将在德国、匈牙利和意大利进行。
麦克拉伦赞同将植入物放置在视网膜下方的想法，这样它可以刺激视网膜的双极细胞，这些细胞将来自光感受器的信号传递到神经节细胞。 “另一个优点是，植入物放置在刺激眼睛光感受器的首选位置，”他说。 “它对光敏感这一事实简化了布置，尽管实际的手术仍然非常复杂。”
设计视网膜下植入物的一个难点是为设备供电。 一些研究人员曾希望利用进入视网膜的光线，但他们发现能量不足，麦克拉伦说。 “视网膜下植入物的想法自 20 世纪 70 年代就已出现，”他补充说。 “但在 Retina Implant 公司进行试验之前，尚未证明其功能性。”
光线、相机、动作
视网膜下方法将植入物放置在视网膜表面下方以刺激双极细胞，而视网膜上植入物则直接使用来自相机的信号和来自外部发射器的电力来刺激神经节，相机和电源都安装在眼镜上。 就 Second Sight 公司的技术而言，接收器植入在眼球的透明粘膜下，称为结膜。 太阳镜上的小型摄像头捕捉图像并将信息发送到视频处理器，视频处理器与无线微处理器和电池组一起佩戴在腰带上。* 在视频处理器将图像转换为电子信号后，眼镜上的发射器将该信息无线发送到接收器，接收器又通过一根细电缆将信号传递到电极阵列，刺激电极阵列发出电脉冲。 这些脉冲会在视网膜中引起反应，并通过视神经传递到大脑，大脑会感知到与受刺激电极相对应的明暗点图案。 患者学习将产生的视觉图案解释为有意义的图像。
麦克拉伦说，使用视网膜上方法，“您可能会比使用视网膜下植入物刺激更多的视网膜，并且更容易调整对比度和光线。” 视网膜上植入物的一个缺点是，它们需要安装在眼镜上的摄像头，这很笨重，并且需要患者移动整个头部（而不是仅仅是眼球）来观察周围环境，他补充道。
视网膜上植入物已经取得了一些成功：例如，去年，伦敦 Moorfields 眼科医院一名 73 岁的男子接受了 Second Sight Argus II 植入物，30 年来首次重见光明。 据该公司称，共有 30 人正在测试 Argus II 植入物，其中一些设备已经安装了三年多，该公司预计今年晚些时候在欧洲商业推出 Argus II。
*更正（2010 年 6 月 16 日）：本文最初声明视频处理器安装在眼镜上。