《新英格兰医学期刊》的一个新研究里,研究者们成功地将一个不需要电池、由光驱动的微型芯片植入因“老年性黄斑变性”而失明的人眼中,让超过八成的患者重获有意义的视力。
这个名为PRIMA的“光伏视网膜植入系统”,能够绕过受损的感光细胞,直接用电信号“唤醒”视网膜的其余部分,在12个月的试验中,为绝大多数患者带来了足以改变生活的视力改善。
在接受这项耗时不到两小时的植入手术前,所有患者均已丧失中央视觉,仅存有限的周边视力。
希拉·欧文 (Sheila Irvine) 是接受芯片植入的患者之一。她说:“植入前,我的视野里就像有两个黑色的圆盘,周围的一切都是扭曲的。我曾经是个书迷,我渴望重拾阅读的乐趣。手术过程毫无痛感,但你能清楚地感知到一切。……它让我的生活发生了翻天覆地的变化。这是一种全新的视觉体验,当我第一次看见字母时,激动的心情难以言表。重新学习阅读并非易事,但我投入的时间越多,进步就越大。”
需要注意的是,并不是“植入一枚芯片,就立刻重见光明”这么简单。
为了真正从这项技术中获益,患者必须接受专门的训练和高强度的眼部康复治疗,去学习如何运用这种全新的视觉方式。
〰️〰️〰️〰️〰️〰️
▍不可逆转的老年失明
想象一下,你的眼睛是一台超高精密的数码相机。眼球前方的角膜和晶状体,就像相机的镜头组,负责聚焦光线。而眼球最深处的一层薄薄的、布满神经的视网膜,就是这台相机的“感光底片”。
在这张“底片”上,密密麻麻地分布着超过一亿个感光细胞。这些细胞分为两种:视锥细胞和视杆细胞。视杆细胞对弱光敏感,负责我们的夜间视力,但无法分辨颜色,所以你在黑夜里看到的世界是黑白的。而视锥细胞则负责明亮环境下的彩色视觉和高清细节,它们绝大多数都集中在视网膜中心一个叫做“黄斑”(Macula)的区域。
黄斑区是我们视力最敏锐、最关键的地方。你现在能清晰地阅读这篇文章上的每一个字,能认出远处朋友的脸,能欣赏一幅画的精妙细节,全都要归功于这个小小的黄斑区。
然而,随着年龄的增长,这台精密的“生物相机”可能会出现一种棘手的故障,它的名字叫做年龄相关性黄斑变性(Age-related Macular Degeneration, 简称AMD)。
AMD是老年人中导致不可逆转性失明的主要原因之一。它专门攻击黄斑区。AMD分为“干性”和“湿性”两种,其中更常见的是干性AMD。在干性AMD的晚期阶段,黄斑区的感光细胞和支撑它们的视网膜色素上皮细胞会逐渐死亡、萎缩,形成一片“不毛之地”。这个过程,在医学上被称为地图样萎缩(Geographic Atrophy, 简称GA)。
“地图样萎缩”这个名字非常形象。在眼底检查时,医生会看到患者的黄斑区出现一块块边界清晰的萎缩区域,就像地图上的板块一样。而这些“板块”所覆盖的地方,感光细胞已经完全消失了。
于是,患者的中央视野会出现一个固定不变的盲点,一个绝对的“黑洞”(医学上称为“绝对暗点”)。当他们想看一个人的脸时,只能看到对方的耳朵和肩膀,脸的正中央却是一片虚无。他们无法阅读书报,因为文字总会掉进那个黑洞里。他们看不清红绿灯,分不清食物,甚至无法完成签名这样简单的动作。
虽然他们的周边视力(也就是眼角余光)可能还完好无损,可以让他们在房间里行走而不至于撞到家具,但他们失去了所有需要精确对焦的视觉能力,失去了与世界进行精细互动的窗口。
对于已经形成的地图样萎缩,我们曾经几乎束手无策。虽然一些近年来新获批的药物,可以通过抑制免疫系统的过度反应,来延缓萎缩区域的扩大,但这只是让相机底片上的“洞”扩大得慢一点,它们无法修复已经形成的损伤,更无法恢复失去的视力。
既然无法让死去的感光细胞再生,那么,我们能不能用人造的设备来替代它们的功能呢?
〰️〰️〰️〰️〰️〰️
▍PRIMA系统是如何工作的?
感光细胞负责的,是把“光信号”,转化成“电信号”。
而视网膜的其他细胞,则负责处理、打包这些电信号,并通过视神经输送到大脑里。
在地图样萎缩中,感光细胞坏掉了,但其他视网膜神经元大部分还是完好的。它们有能力工作,却因为没有电信号而无法工作。这时候,只要植入一个新的设备,让它也能把光信号转化成电信号,其他神经元就可以复工了。
PRIMA光伏视网膜植入系统,主要由三部分构成:
▪️ 一副特制的眼镜,内置一个摄像头,并连接到一个可挂在腰带上的微型计算机。眼镜还具备变焦功能,可以放大文本,使其更易于阅读。
▪️ 一个口袋大小的处理器,内置的 AI 会处理这些视觉信息。
▪️ 一枚植入视网膜下方的微型芯片
它的工作流程如下:
第一步:信息采集:
患者戴上特制的PRIMA眼镜。镜框中间的微型摄像头,负责捕捉患者正前方看到的一切画面。
PRIMA眼镜的镜片是透明的,因此参与者可以同时拥有自然视觉和假体中央视觉。
第二步:信号处理与转码:
摄像头捕捉到的视觉图像,传输到口袋里的处理器。处理器会优化图像(调节亮度、对比度、缩放),然后把可见光图像,转换成一种更安全、更温和的近红外光(near-infrared light)信号。
第三步:信息投射:
编码好的近红外光信号,传回到眼镜的微型投影仪上。投影仪将携带视觉信息的近红外光束(波长 880 纳米),穿过瞳孔,精准地投射到眼底那枚预先植入的芯片上。
第四步:能量转换与神经刺激:
光伏视网膜微阵列(Photovoltaic Retina Implant Microarray,PRIMA)芯片的尺寸小得惊人:面积只有2毫米×2毫米,厚度仅为30微米(比一根头发丝还要薄)。它由378个微小的“光伏像素”组成,每一个像素的宽度是100微米。
当近红外光照射到芯片上时,每一个光伏像素就像一个独立的微型太阳能板,立刻把光能转换成微弱的电能。光束强弱的变化,被完美地转换成了一幅由电流强度构成的“电子图像”。
第五步:视觉信号的重生与传递:
这些电流会向上释放,精准地刺激紧贴在芯片上方的的双极细胞。一旦双极细胞被电信号“唤醒”,它们就会立刻开始工作,处理信号并将其传递给下一级的神经元。
至此,视觉信号的信息流重新通过视神经,传输到大脑,形成视觉。
与一些早期的“电子眼”技术相比,PRIMA有几大优势:
▪️ 植入位置更优: PRIMA是视网膜下(subretinal)植入,紧贴着双极细胞,更接近坏死的感光细胞的原始位置。这比视网膜上(epiretinal)植入更符合生理,能利用更多视网膜自身的处理能力,理论上视觉质量更高。
▪️ 无线设计更安全: 整个系统靠光来驱动和传输信号,芯片本身不需要任何电池或外部电线穿过眼球。这大大简化了手术,降低了长期感染的风险。
〰️〰️〰️〰️〰️〰️
▍实际用起来效果如何?
研究团队在欧洲五个国家的17个顶尖眼科中心,招募了38名志愿者(18 男 20 女)。他们都是60岁以上(平均年龄 78.9 岁)、患有双眼晚期地图样萎缩、视力极差的患者。他们的基线视力至少差到1.2 logMAR。
在视力测试中,logMAR值越小,视力就越好。0.0是标准视力,1.0就代表非常差的视力了,而这些患者手术前的平均水平是1.2,属于法定失明。
作为参考,logMAR值每降低0.1,大约相当于在视力表上能多看一行。
这个研究主要评估两个方面:有效性和安全性。
最重要的评判标准是:在植入后12个月,有多少比例的患者,其视力获得了“临床上有意义的改善”?也就是 logMAR值至少降低0.2,大概相当于在视力表上多看了 2 行。
结果如下:
✅ 八成患者视力显著改善。
在12个月时,32名可评估的参与者中,有26名(81%)达到了主要疗效终点,即视力改善≥0.2 logMAR,大概相当于在视力表上多看了 2 行。
在12个月时,使用PRIMA眼镜的患者,其视力相较于基线的平均改善值为0.49 logMAR,大概相当于在视力表上多看了 5 行。
其中有一位取得了令人难以置信的进步。他的视力提升了1.18 logMAR,相当于在视力表上多看清了将近12行。
在12个月时,84%的参与者(32人中的27人)可以在家中使用假体视觉阅读字母、数字和单词。
69%(32人中的22人)对PRIMA系统的用户满意度是中到高。
✅ 风险可控,利大于弊
在19名参与者中发生了26起与手术或设备相关的严重不良事件。其中81%发生在术后2个月内,而这些事件中的95%在发生后2个月内得到解决。
所有严重不良事件都仅与植入手术相关,或与手术和设备均相关;没有严重不良事件仅与设备相关。
最常见的严重不良事件是眼压过高(六起事件;23%);发病发生在植入后第1天至第3周之间,所有病例均得到解决。
五名参与者发生了周边视网膜裂孔;所有事件都在术中处理,没有导致孔源性视网膜脱离。
三名参与者在植入期间发生了视网膜下出血;出血自发停止或在增加输注压力后停止。
一名参与者在9个月时发生了与脉络膜新生血管相关的复发性视网膜下出血。该参与者和另一名同样患有脉络膜新生血管的参与者接受了玻璃体内抗血管内皮生长因子(VEGF)治疗。
三起严重不良事件是全层黄斑裂孔;其中两起事件导致植入物重新定位以远离裂孔,从而改善设备的功能性。
脉络膜皱褶、视网膜脱离和增生性玻璃体视网膜病变发生在同一名参与者身上,但通过手术和硅油填充成功治疗。
总结一下,大约一半的患者在术后经历了一些并发症,但1)问题主要出在手术过程,而非芯片本身;2)绝大多数问题都发生在术后早期且很快得到解决;3)没有发生危及生命或导致永久性严重视力丧失的事件。
植入后,患者的最佳矫正自然视力(即不使用PRIMA眼镜时的视力)与基线时相当。这是一个非常重要的安全性指标,说明手术和植入芯片并没有损害患者原有的、残存的周边视力。
数据和安全监察委员会得出结论,PRIMA系统的好处超过了植入的风险。
〰️〰️〰️〰️〰️〰️
曾经,神经细胞的死亡被认为是永久性的。
而现在,硅基芯片和光的语言,可以与碳基的生物系统对话,去绕过损伤,重建功能,让患者通过已失明的眼睛读出字母、数字和单词。
对于那些参与研究的年迈患者来说,这不仅仅是视力表上的几行变化。
这意味着他们可以重新看清家人的脸庞,再次阅读自己喜爱的书籍,独立地为自己做饭,在阳光下散步。
科技的目的,始终是为了让人保有尊严、独立和与世界连接的权利。
📄 Holz, F. G., Le Mer, Y., Muqit, M. M., Hattenbach, L. O., Cusumano, A., Grisanti, S., ... & Sahel, J. A. (2025). Subretinal Photovoltaic Implant to Restore Vision in Geographic Atrophy Due to AMD. New England Journal of Medicine.
📄 Experts hail ‘remarkable’ success of electronic implant in restoring sight www.theguardian.com/science/2025/oct/20/experts-hail-remarkable-success-of-electronic-implant-in-restoring-sight
#世上神马研究都有#
