人工视网膜实用化更进一步　美国医科大学再现视网膜信号处理过程

美国医科大学威尔康奈尔医学院(Weill Cornell Medical College)宣布，该大学的研究人员破解了老鼠和猴子视网膜影像信号处理内容，并用微处理器制造出可将其再现的信号处理电路。据称，因猴子的视网膜与人类的视网膜构造几乎相同，因此该技术将使人工视网膜开发前进一大步。论文发表在了美国学术杂志《Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)》上。

　　成功破解视网膜影像信号处理的是该大学计算神经科学系的Sheila Nirenberg等人的研究小组。视网膜由可直接感光的视细胞、传达处理其输出信号的双极细胞和无长突细胞，以及位于视网膜最下层、以约100个视细胞集成一束的形式向视神经传递信号的视网膜神经节细胞等构成。

　　以前，人工视网膜的研究是直接将相当于视细胞的摄影元件的输出信号传递给视网膜神经节细胞来推进的。并实施了将摄影元件装在肉眼上以检验能否看到影像的研究。但是，只能模糊分清明暗，很难辨别人脸等复杂影像。为了解决这一问题，正在尝试向增加像素方向改善，但尚未见到良效。估计这是因为从视细胞到视网膜神经节细胞的信号处理过程不是很清楚，所以人工视网膜向视网膜神经节细胞输出的信号未变成大脑可识别的形式。

　　此次，Nirenberg等人通过仔细研究小鼠视网膜的响应，破解了信号处理过程。该信号处理电路次序为：首先将由约100像素构成的信号叠加在各像素上，并与汉宁窗函数作卷积，之后代入非线性响应函数。

　　Nirenberg等人在小鼠视网膜的实验中，仔细研究了这些像素中每个像素的权重和赋予函数特点的参数，确定了函数形式。视网膜神经节细胞分为有信号输入时便输出的“导通型”和无信号输入时可输出信号的“关闭型”，还分别制定了相应的函数形式。

　　另外，Nirenberg等人根据破解的内容，采用美国德州仪器的应用处理器“OMAP3530”试制出了视网膜信号处理电路。实际再现了视网膜获得的影像，据称采用该电路与不采用时相比较发现，辨别猫脸等影像的容易程度呈戏剧性提高。

　　世界上因视网膜疾病等而失明的约有2000万～2500万人。论文称，这些人视细胞等功能受损，但大多仍保留着视网膜神经节细胞的功能。因此，采用此次开发的带信号处理电路的人工视网膜，这些人便有望恢复视力。