神经科学家 保罗·巴赫-里塔 在 20 世纪 60 年代假设“我们用大脑而不是眼睛看”。现在，一种新设备利用了这种想法，旨在通过依靠舌头表面的神经向大脑发送光信号，部分恢复盲人和视障人士的视觉体验。
根据美国法律，法定盲的定义是视力为 20/200 或更差，或视野直径小于 20 度。根据美国国立卫生研究院的说法，40 岁以上的美国人中有超过一百万人患有这种疾病。成年人视力丧失每年给美国造成约 514 亿美元的损失。
大约需要两百万根视神经才能将来自视网膜的视觉信号（眼睛中光信息被解码或转化为神经脉冲的部分）传输到大脑的主要视觉皮层。通过 BrainPort，由位于威斯康星州米德尔顿的 Wicab 公司（该公司由已故的巴赫-里塔共同创立）的神经科学家正在开发的设备，视觉数据通过一个直径约 1.5 厘米的小型数码摄像机收集，该摄像机位于用户佩戴的太阳镜的中心。绕过眼睛，数据被传输到一个比手机稍大的手持底座单元。该单元包含变焦控制、灯光设置和电击强度级别等功能，以及一个中央处理器 (CPU)，它将数字信号转换为电脉冲，从而取代视网膜的功能。
信号从 CPU 发送到舌头，通过一个“棒棒糖”，一个大约九平方厘米的电极阵列，直接放在舌头上。每个电极对应一组像素。白色像素产生强烈的电脉冲，而黑色像素则转化为无信号。舌头表面的密集神经接收传入的电信号，用户感觉有点像跳跳糖或香槟气泡。
Wicab 神经科学家艾米·阿诺德森说，目前尚不清楚信息是随后被转移到大脑的视觉皮层（通常发送视觉信息的地方），还是转移到其躯体感觉皮层（解释来自舌头的触觉数据的地方）。“我们不能确定，”她补充说。
就像学习骑自行车一样
无论如何，在使用了该设备 15 分钟内，盲人就可以开始通过 BrainPort 解释空间信息，非营利性视觉医疗保健和研究机构 Lighthouse International 的研究主管威廉·塞普尔说。电极在空间上与像素相关联，因此如果摄像头检测到黑暗走廊中间的灯具，则会在舌头的中心发生电刺激。
阿诺德森说，“这变成了一个学习的任务，和学习骑自行车没什么不同，”她补充说，“这个过程类似于婴儿学习看东西的方式。刚开始可能会很奇怪，但随着时间的推移，它们会变得熟悉。”
塞普尔与每周使用 BrainPort 进行一次训练的四名患者合作，并指出他的患者已经学会了如何快速找到门口和电梯按钮、阅读字母和数字，以及在餐桌上挑选杯子和叉子而无需摸索。“一开始，我对这个设备能做的事情感到惊讶，”他说。“有个人在看到他的第一个字母时开始哭了。”
该公司总裁兼首席执行官罗伯特·贝克曼说，Wicab 将在本月底向美国食品和药物管理局提交 BrainPort 的批准申请。他指出，该设备可能在 2009 年底获准上市，每台机器的成本约为 10,000 美元。
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重新检查视觉的挑战
Wicab 正在与匹兹堡大学医学中心的 UPMC 眼科中心 合作，以进一步测试 BrainPort。验光师艾米·瑙将测试该设备以及其他人工设备，例如视网膜和皮质植入芯片，以开发用于监测人工视觉进展的标准。
“我们不能只是扔出一张视力表。我们必须退一步，描述这些人正在获得的基本概念，”瑙说。“图像是黑白的，像素化的。你如何重新检查视力？”
瑙对 BrainPort 特别感兴趣，因为它不像植入物那样具有侵入性。
该设备的关键可能在于它对舌头的利用，舌头似乎是感知电流的理想器官。那里的唾液充当了良好的导体，塞普尔说。此外，舌头的神经纤维密集排列，并且这些纤维相对于其他触觉器官更靠近舌头表面，这可能也有帮助。（例如，手指表面覆盖着一层叫做角质层的死细胞。）
“许多后天失明的人都渴望恢复视力，”瑙说。尽管感觉替代技术不能完全恢复视力，但它们确实提供了空间定向所需的信息。除了盲人之外，BrainPort 还可以帮助患有青光眼（导致周边视力丧失）和黄斑变性（使视觉中心视力退化）等视觉缺陷的人。