视网膜退行性疾病是由视网膜中感光细胞的进行性退化引起的，是导致视力丧失和失明的主要原因之一，影响着全球数千万人。虽然视网膜的视杆细胞和视锥细胞已经完全退化，但与大脑相连的神经回路大部分保存完好，通过直接刺激视网膜神经元，提供了恢复视力的机会。最近，位于洛杉矶的南加州大学的周启发博士(生物医学工程和眼科学教授)和马克·s·胡马云(眼科学和生物医学工程教授，阿格斯II的发明者之一)领导的研究小组实现了基于超声波激活这些神经元的有前途的新解决方案。
周医生说:“这是迈向无创视网膜假体的一步，无需侵入性眼科手术。”“这种特殊的眼镜配有摄像头和超声波换能器，可以让盲人和视力不全的人看到新的世界。”
为了验证这种方法是否有效，研究小组用超声波刺激大鼠的眼睛，超声波的频率远远高于人类所能听到的声音。这些高频声音可以很好地控制，并可以聚焦在眼睛的理想区域。这种方法可以激活盲鼠眼中的小群神经元，就像光信号可以激活正常的眼睛一样。
通过声音产生的机械压力可以激活眼睛中的神经元，并向大脑发送信号。为了获得类似的体验，任何人都可以通过揉眼睛或闭上眼睛轻轻推眼球来感受到光幻视。胡马雍博士是视网膜假体领域的先驱，他表示，“目前的挑战仍然是使超声波引起视觉知觉，从而为盲人提供有用的视觉。”
“我们知道超声波可以产生良好控制的机械压力，即声辐射力，它可以用来激活神经元，”周的博士生卢庚喜(音)说。他最近在西雅图举行的美国声学学会(acoustic Society of America)会议上介绍了这一研究结果。根据他的说法，“仍然需要弄清楚机械压力是如何激活视网膜神经元的。”
这项研究目前处于开发人体实验设备的早期阶段。动物实验的一个主要限制是，与人类实验不同，我们无法得到它们在超声刺激眼睛时的视觉体验的答案。研究小组通过直接测量大鼠视觉脑区(即视神经直接连接的上丘)的视觉活动来解决这个问题。通过在这一区域放置多电极阵列，可以通过电生理学来记录视网膜的激活。该研究表明，当超声被投射到视网膜上时(例如字母“C”)，就有可能测量上丘中相应的活动。
视觉假体最重要的要求之一是用户能尽可能清晰地看到图像。要做到这一点，传入的图像应该包含许多单独的点。连接到系统上的摄像机也许能够处理这些问题，但是声波是否能够在不相互融合的情况下将如此小的细节传输到视网膜神经元?
周学军实验室的博士后研究员钱学军说:“实验系统的分辨率问题还没有结束。”钱学军是第一个在盲鼠身上演示超声视网膜刺激的人在活的有机体内．“在大鼠身上，超声波束刺激了直径约为2.5亿分之一米的视网膜圆形区域，而单个神经元只有百万分之一毫米大小，它们聚集在视网膜上。”因此，为了获得更好的分辨率，我们需要用更高频率的超声波光束进行实验。”
该团队进行的实验表明，当神经元每秒被激活约5次时，它们发出的信号最强。但人脑的计算速度要快得多，所以他们可能会以这个速度分别看到每张图像。由于这个限制，坐在你对面的人的形象可能会显得很不稳定。电影电子游戏制造商也意识到，图像只有在每秒24帧的帧率下才能变得流畅。当我们在如此高的帧率下进行测试时，大鼠眼睛中的神经元失效了。
Biju Thomas博士(眼科研究副教授)认为他们至少可以部分解决这个问题。他们的实验表明，超声波频率越高，神经元被激活的程度就越强。这可以弥补较高帧率带来的衰减。卢庚喜表示，“每秒10帧足以成功将信号发送到大脑。”
这种新型超声刺激系统正在申请专利。一家位于德克萨斯州的名为Nanoscope Technologies LLC的公司，主要专注于失明的基因治疗，将授权这项技术，并为未来进行兔子和猴子实验提供支持。这让周乐观地认为，只要盲人愿意并且能够负担得起，他们就可以安装视力假体。如果即将进行的实验成功，这项新技术将在未来3-5年内转化为人体临床试验。
的研究在杂志上发表了吗BMEF由美国国188app金宝搏真人平台家眼科研究所(National Eye Institute)资助出版。
