天堂网www,免费追剧大全在线观看电视剧,97久久精品无码一区二区欧美人 ,日本丰满少妇高潮呻吟

前言

近期，埃隆?馬斯克旗下 Neuralink 獲 FDA “突破性設(shè)備” 許可。但該許可不代表已研發(fā)出治愈失明方法，它是一個(gè)自愿申請(qǐng)項(xiàng)目，可獲 FDA 專(zhuān)家互動(dòng)及優(yōu)先審查。Neuralink 盲視技術(shù)是恢復(fù)盲人有限視力技術(shù)新版本，通過(guò)微電極陣列刺激視覺(jué)皮層神經(jīng)元。雖有進(jìn)步但仍存缺陷，如電極密度低時(shí) “看到” 的東西無(wú)可辨模式，且即使對(duì)近期失明者，視力也不會(huì)如所說(shuō)那樣簡(jiǎn)單恢復(fù)，對(duì)天生失明者更無(wú)法創(chuàng)造正常視覺(jué)概念。但該技術(shù)似乎創(chuàng)造了更好的微電極陣列，可能降低排斥或腦損傷風(fēng)險(xiǎn)，其設(shè)備和方法可能為未來(lái)失明治療做出貢獻(xiàn)。

技術(shù)是否可靠、能否真正邁向臨床應(yīng)用，始終是在風(fēng)險(xiǎn)與臨床獲益之間進(jìn)行權(quán)衡。在此分享一項(xiàng)非侵入性超聲波技術(shù)。2024年5月27日，來(lái)自南加州大學(xué)維特比分校的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Nature子刊「Nature Communications」(IF=16.6)發(fā)表題為「Noninvasive imaging-guided ultrasonic neurostimulation with arbitrary 2D patterns and its application for high-quality vision restoration」即「具有任意二維模式的無(wú)創(chuàng)成像引導(dǎo)超聲神經(jīng)刺激及其在高質(zhì)量視力恢復(fù)中的應(yīng)用」的研究論文。研究表明超聲波可以刺激視網(wǎng)膜向大腦發(fā)送視覺(jué)信號(hào)，有效恢復(fù)視力。

摘  要

視網(wǎng)膜退化是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致不可逆視力低下和失明的主要原因，可通過(guò)刺激視網(wǎng)膜中剩余神經(jīng)元的視網(wǎng)膜假體部分解決。然而，現(xiàn)有的基于電極的治療是侵入性的，對(duì)患者和醫(yī)療保健提供者構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)。在這里，介紹一種完全無(wú)創(chuàng)的超聲波視網(wǎng)膜假體，其特點(diǎn)是定制的超聲二維陣列，可同時(shí)進(jìn)行成像和刺激。借助同步三維成像引導(dǎo)和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，超聲波視網(wǎng)膜假體可以產(chǎn)生編程的超聲波，以動(dòng)態(tài)和精確地在視網(wǎng)膜上形成任意波形。大腦視覺(jué)中心的神經(jīng)元反應(yīng)反映了這些模式，證明了人工視覺(jué)的成功創(chuàng)造，這在行為實(shí)驗(yàn)中得到了進(jìn)一步證實(shí)。對(duì)空間時(shí)間分辨率和視野的定量分析證明了超聲波視網(wǎng)膜假體的先進(jìn)性能，并闡明了視網(wǎng)膜刺激的生物物理機(jī)制。作為一種非侵入性失明假體，超聲波視網(wǎng)膜假體可以為盲人患者提供更有效、更廣泛接受的治療。其采用單個(gè)超聲陣列的實(shí)時(shí)成像引導(dǎo)刺激策略，也可有益于其他疾病的超聲神經(jīng)刺激。

以下，詳細(xì)介紹研究部分重點(diǎn)內(nèi)容：

研究背景

視力障礙和失明影響全球超 2 億人，對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。視力喪失主要由年齡相關(guān)性黃斑變性、視網(wǎng)膜色素變性、糖尿病視網(wǎng)膜病變等眼部疾病引起的光感受器退化導(dǎo)致，光感受器退化被認(rèn)為是導(dǎo)致視力障礙的最常見(jiàn)原因之一，隨著時(shí)間的推移，退化的光感受器會(huì)導(dǎo)致無(wú)法挽回的視力喪失。簡(jiǎn)而言之：當(dāng)光感受器無(wú)法檢測(cè)光線時(shí)，大腦將無(wú)法產(chǎn)生視覺(jué)效果。

目前治療這些疾病的唯一方法是使用視覺(jué)假體，如視網(wǎng)膜、視神經(jīng)或皮質(zhì)假體等，其中視網(wǎng)膜假體通常是首選，但現(xiàn)有方法具有侵入性，需植入電極和手術(shù)干預(yù)，給患者帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)和負(fù)擔(dān)，且基于電極的假體視野小于 30°，影響患者日常活動(dòng)。其他侵入性較小的技術(shù)如光遺傳學(xué)和聲遺傳學(xué)需復(fù)雜基因工程預(yù)處理和引入病毒，臨床應(yīng)用有限。

超聲神經(jīng)刺激始于 1958 年，是新興非侵入性技術(shù)，有微米級(jí)分辨率和厘米級(jí)穿透深度，在治療各種疾病方面有前景。且視網(wǎng)膜上的超聲刺激表明基于超聲的非侵入性視網(wǎng)膜假體具有可行性和潛力，但將其從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化為臨床治療進(jìn)展緩慢且具挑戰(zhàn)性，現(xiàn)有定位刺激目標(biāo)的方法需頻繁手動(dòng)校準(zhǔn)，不適合日常使用，且刺激焦點(diǎn)尺寸較大，副作用風(fēng)險(xiǎn)高，視覺(jué)恢復(fù)需生成任意全面刺激模式以創(chuàng)建動(dòng)態(tài)視覺(jué)模式。

研究設(shè)想

南加州大學(xué)維特比分校研究團(tuán)隊(duì)引入了基于超聲的視網(wǎng)膜假體（U-RP），其創(chuàng)新思路是通過(guò)攝像頭捕捉外部環(huán)境圖像，傳至處理和控制單元轉(zhuǎn)化為超聲控制信號(hào)引導(dǎo)超聲陣列，專(zhuān)門(mén)的二維超聲陣列產(chǎn)生超聲波精確刺激視網(wǎng)膜，受刺激的視網(wǎng)膜神經(jīng)元產(chǎn)生視覺(jué)信號(hào)經(jīng)視神經(jīng)傳遞到大腦產(chǎn)生人工視覺(jué)。

研究結(jié)果

具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑如下：使用超聲探頭刺激視網(wǎng)膜，通過(guò)多電極陣列（MEA）記錄對(duì)側(cè)上丘（SC）頂面的神經(jīng)元活動(dòng)以評(píng)估超聲誘發(fā)的視網(wǎng)膜活動(dòng)是否傳播到更高級(jí)視覺(jué)中樞，還進(jìn)行光纖光度測(cè)定監(jiān)測(cè)初級(jí)視覺(jué)皮層的神經(jīng)元反應(yīng)以證實(shí)人工視覺(jué)的存在。實(shí)現(xiàn) U-RP 的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，利用超聲 3D 成像和自動(dòng)位置檢測(cè)，采集眼球橫截面圖像，重建 3D 模型確定視網(wǎng)膜位置，將位置信息反饋到模式生成算法中，使超聲二維陣列能動(dòng)態(tài)生成任意模式刺激視網(wǎng)膜。對(duì) U-RP 的性能特征進(jìn)行量化分析，包括空間分辨率、視野、時(shí)間分辨率等，并研究其物理機(jī)制，還通過(guò)行為測(cè)試和安全性檢查評(píng)估其功效和安全性。

圖：U-RP 無(wú)創(chuàng)激活 PD 視網(wǎng)膜

為了測(cè)試他們的設(shè)備，該團(tuán)隊(duì)對(duì)盲鼠和視力正常的老鼠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過(guò)讓老鼠缺水，研究人員通過(guò)超聲波或光刺激來(lái)訓(xùn)練（或激勵(lì)）老鼠在檢測(cè)到視覺(jué)符號(hào)時(shí)喝水。例如，視力正常的老鼠在通過(guò)光刺激檢測(cè)到符號(hào)時(shí)會(huì)受到激勵(lì)喝水。同樣，盲鼠在通過(guò)超聲波刺激檢測(cè)到符號(hào)時(shí)也會(huì)受到激勵(lì)喝水。這種方法讓研究人員發(fā)現(xiàn)，視力正常的老鼠和盲鼠對(duì)光和超聲波刺激的反應(yīng)相似；兩組老鼠在受到刺激（無(wú)論是光還是超聲波）時(shí)都會(huì)喝水。

此外，研究人員證實(shí)，聚焦超聲不僅刺激了盲鼠大腦中的神經(jīng)活動(dòng)，還使它們能夠?qū)?xì)微的符號(hào)形成視覺(jué)圖像。當(dāng)向盲鼠展示 “U”、“S” 或 “C” 等符號(hào)時(shí)，它們能夠形成與視力正常的老鼠相似的視覺(jué)圖像。這一發(fā)現(xiàn)意義重大，因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)之前的研究測(cè)試了老鼠對(duì)一個(gè)符號(hào)的可視化能力。通過(guò)測(cè)試各種符號(hào)，證實(shí)了老鼠能夠?qū)Ω鞣N不同的刺激形成視覺(jué)圖像。

綜上，研究團(tuán)隊(duì)使用電極來(lái)追蹤老鼠的神經(jīng)反應(yīng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)老鼠視覺(jué)皮層中的神經(jīng)活動(dòng)，證實(shí)了老鼠能夠通過(guò)聚焦超聲成功地將呈現(xiàn)給它們的刺激可視化。這些新發(fā)現(xiàn)讓研究團(tuán)隊(duì)看到了超聲波可以為醫(yī)療行業(yè)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和精度，即更精細(xì)、更有針對(duì)性的治療、診斷等等。

 討    論

U-RP 的優(yōu)勢(shì)

非侵入性帶來(lái)的好處：1）與侵入性假體相比，U-RP 完全非侵入，可減輕安全問(wèn)題和手術(shù)負(fù)擔(dān)，提高人工視覺(jué)質(zhì)量和接受率；2）能有效刺激中央和周邊視網(wǎng)膜，擴(kuò)大了視網(wǎng)膜假體的適應(yīng)癥，尤其適用于進(jìn)行性視網(wǎng)膜疾病中周邊感光細(xì)胞丟失而中央視網(wǎng)膜保持完整的情況。

性能良好：1）空間分辨率優(yōu)于 100 µm，超過(guò)市售 Argus II 假體，與 PRIMA 和 POLYRETINA 相當(dāng)且低于光伏植入物。2）具有全尺寸視野（FOV），可生成更具信息量的模式，像素?cái)?shù)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。3）時(shí)間分辨率為 15 Hz，與基于電極的假體和超聲遺傳學(xué)相當(dāng)，雖低于光遺傳學(xué)，但優(yōu)化刺激波形可能提高其性能。4）集成實(shí)時(shí) 3D 成像和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，平衡功率效率和成像分辨率，實(shí)現(xiàn)對(duì)視網(wǎng)膜的精準(zhǔn)刺激，且該方法未來(lái)可能適用于刺激其他組織。

U-RP 的安全性

盡管 U-RP 避免了侵入性植入和基因工程，但超聲波可能通過(guò)負(fù)壓空化或熱沉積造成損害。不過(guò)該研究中使用的超聲參數(shù)在高頻范圍內(nèi)符合 FDA 要求，低頻雖高于 FDA 要求但安全性研究證明低頻或高頻超聲波在實(shí)驗(yàn)中是安全的。區(qū)分未聚焦的成像場(chǎng)和聚焦的刺激場(chǎng)很重要，由于視網(wǎng)膜有足夠血管分布，產(chǎn)生的熱沉積可被消散，且計(jì)算的溫度指數(shù)在安全范圍內(nèi)。

研究貢獻(xiàn)

U-RP 作為非侵入性視力恢復(fù)方法，可減輕安全問(wèn)題和手術(shù)負(fù)擔(dān)，提高人工視覺(jué)質(zhì)量和接受率，具有良好的性能和潛在應(yīng)用，為從嚙齒動(dòng)物研究到人類(lèi)研究鋪平道路。

探索使用單個(gè) 2D 陣列進(jìn)行動(dòng)態(tài)波束控制的同時(shí)實(shí)時(shí)成像引導(dǎo)刺激策略可使超聲神經(jīng)刺激對(duì)其他器官有益。

研究局限

雖然證明了 ARF 是超聲視網(wǎng)膜刺激的物理機(jī)制，但生物學(xué)機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。確定每個(gè)離子通道在超聲視網(wǎng)膜刺激中的作用。

探索方向

豐富視覺(jué)體驗(yàn)：下一步要弄清楚哪種超聲波頻率或波長(zhǎng)組合可以使視障人士看到更多顏色，以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)假體，為視障人士提供更豐富的視覺(jué)體驗(yàn)。

克服可穿戴性問(wèn)題：目前正在將各種超聲波技術(shù)改造成更緊湊、更方便的形式，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡中的超聲波視網(wǎng)膜假體，以從根本上改變視覺(jué)輔助的范圍，使其適用于日常使用。

結(jié)合AR技術(shù)擴(kuò)大受眾：開(kāi)發(fā)透明的傳感器，不阻擋視線且能像玻璃一樣透明，將超聲波傳輸?shù)接脩粞劬χ校惭b在 AR 眼鏡中，可在日常環(huán)境中舒適佩戴。即使遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備，也能顯示筆記、文本甚至方向，無(wú)需拿起手機(jī)，為人們的日常生活帶來(lái)便利。

項(xiàng)目進(jìn)展

為了推動(dòng)移動(dòng)超聲設(shè)備的發(fā)明，該團(tuán)隊(duì)于 2023 年申請(qǐng)了一項(xiàng)新專(zhuān)利，該專(zhuān)利為未來(lái)非侵入性超聲視網(wǎng)膜假體的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。該團(tuán)隊(duì)目前有其他兩項(xiàng)正在申請(qǐng)的專(zhuān)利，旨在進(jìn)一步推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)超聲技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)拓精準(zhǔn)和非侵入性治療的新領(lǐng)域。

結(jié)語(yǔ)

南加州大學(xué)維特比分校的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種非侵入性的視力恢復(fù)方法，即基于陣列的超聲視網(wǎng)膜刺激的 U-RP，能使用特定模式刺激視網(wǎng)膜并在高級(jí)視覺(jué)通路生成匹配模式。這種極具創(chuàng)新性的方法在不久的將來(lái)或會(huì)改變數(shù)百萬(wàn)人的生活，憑借超聲波的驚人力量為人們帶來(lái)更清晰、更光明的未來(lái)。