魔法の「網膜チップ」は盲人が視力を取り戻すのに役立つのでしょうか?

視覚は人間にとって外界から情報を得る重要な手段ですが、視覚障害者は正常な視力を失っています。科学者たちは常に、視覚障害者が現状を変えるのを助けたいと考えてきました。たとえば、多くの科学者が「網膜チップ」と呼ばれるものを研究しています。では、この網膜チップは具体的に何をするのでしょうか?それは機能しますか？

小学生の時にこんなニュースを見ました。テレビでは、科学者たちが目の不自由な人が世界を見るのを助ける装置を開発したと報じた。ニュースでは、障害物を避けるために盲人がこれを着用している様子も紹介されました。数日後、私はそれを新聞で見ました。見出しは「電子の目が盲人の視力回復を助ける」だった。当時、私たちのクラスでは、大きくなったら科学者になりたいという寸劇を演じたことがあり、その中でこのニュースも引用しました。偶然にも、私が成長して追求した研究の方向性もこれに関係していました。

実際のところ、盲人の「視力回復」を支援することについて私たちがよく言うことは、それほど正確ではありません。失明は必ずしも光を全く見ることができないことを意味するわけではありません。世界保健機関の基準によれば、視力矯正をどれだけ行っても、視力が良い方の目が0.05未満の場合、その人は失明しているとみなされます。 0.05 はどういう意味ですか?身体検査の際の視力検査表の一番上の最大の数字は 0.1 です。それ以上大きいと、どんなに適切なメガネをかけていても、口がどちらを向いているのかがわからなくなってしまいます。また、視野半径が10度未満の場合も失明とみなされます。

科学者たちは、視覚障害者の視力を改善するためのさまざまな方法も考え出してきました。 1978年、科学者たちは、電極アレイを直接使用して脳の視覚中枢を刺激する「フォスフェン」と呼ばれる方法を提案しました。なぜなら、人が物を見るとき、目で見てはいるものの、最終的には脳がそれを感じるからです。なので、視覚を感知する脳の領域を直接刺激すると、刺激がちょうど良い場合、「見ている」ことを直接感じることができるようになります。しかし、この方法は危険であり、開頭手術が必要であり、感染しやすいため、後に研究する人はほとんどいませんでした。さらに、人々にそれに応じた感情を感じさせるにはどうすればよいかは非常に複雑です。

脳を直接刺激する方法に加えて、もう一つの方法は、冒頭で述べたように、目から刺激を与えることです。これは、網膜チップ、網膜人工器官、視覚人工器官と呼ばれ、主に網膜疾患による失明の治療に使用されます。すでに商業企業がこれを実行して成功した事例があります。

網膜の機能は誰もが知っています。外界からの光と影は眼球を通して網膜上に形成されます。網膜がこの画像を感知すると、それが脳の視覚中枢に伝達され、私たちは「見ている」という感覚を覚えます。実際、網膜は光信号を電気信号に変換します。感知されるのは光信号なので、神経は脳への伝達過程で主に電気信号を伝えます。

そこで、この原理を真似して人工網膜、つまり網膜チップを作った人がいました。この原理にも 2 つのタイプがあり、1 つは「アクティブ」、もう 1 つは「パッシブ」と呼ばれます。受動型のほうがわかりやすいです。網膜が損傷している場合は、光を感知する装置を作り、それを人間の眼球の中に入れます。センサーが光を感知すると、回路処理によって電気刺激信号が生成され、網膜の機能細胞が刺激されて視神経に伝達されます。それは、光信号を電気信号に変換し、網膜の機能を直接置き換える装置を私が作るのと同じです。

また、カメラで外界を捉え、それを処理・符号化して無線で網膜チップに送信し、そこから電極に送られて電流を発生させ、視神経を刺激するアクティブタイプもある。もちろん、これらの電極は目に埋め込まれるため、特に生体適合性に優れた柔軟な電極が使用されます。

このアクティブタイプは、以前はArgusという海外ブランドから販売されていました。第 2 世代は 60 ピクセルで、一部の国では人間に埋め込むライセンスを取得しています。もちろん手術には15万ドルかかり、費用は高かったのですが、結果はかなり良好でした。これはかなり良い効果だと言う人もいるのでしょうか?たった 60 ピクセルで何が見えるでしょうか?すごくぼやけているはずです！どのように比較するかによって異なります。正常な視力を持つ人に 60 ピクセルのチップを装着すると、その人はあなたを殺します。しかし、ほとんど何も見えない患者にとって、60 ピクセルが見えるようになったのは大きな改善です。

なお、同社は当初、第3世代を開発し、1,000画素を実現できるとしていたが、同社の経営があまりうまくいかなかったため、後に別の会社と合併した。アフターサービスが保証しにくいと聞きました。しかし、現在でも多くの人がこの研究を続けていますし、そのチームリーダーたちも中国に来て、いくつかの機関と共同研究を行っています。今後もさらなる飛躍的な進歩が期待されます。

網膜チップに加えて、実際には視覚障害者を助ける別の種類の視覚補助装置が存在します。インプラントする必要はありません。目の見えない人がこれを口に入れると、「見ている」のと同じような感覚が生まれます。すごいですよね？興味のあるお友達は検索して見ることができます。機会があれば詳しく説明します。

いずれにせよ、それは視覚障害者の生活の向上に役立ち、それは科学者の社会的責任の 1 つでもあります。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: 張玉志

査読者: 黄永光 (中国科学院半導体研究所 准研究員)

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司