【科普】這個“眼睛”開外掛了，竟然能看到這些！
視覺神經檢測怎麼看
據有關資料顯示
世界上有超過
2億人
存在
中度或者嚴重視力受損的情況
而且這一數量到2050年
估計會增加到
5.5億
《柳葉刀·全球衛生》曾發表一篇研究報告，提到如果不加強對眼疾的治療，全球盲人數量在2050年將增至1。15億，比現有的3600萬多
2.2倍
。
我國是世界上盲人最多的國家，每年會出現新盲人大約45萬，低視力135萬
，即約每分鐘就會出現1個盲人，3個低視力患者
。如果不採取有力措施，到2020年我國視力殘疾人數將為2013年的4倍，即將達到5000餘萬。
截圖自中國科技部
最近的一項新研究，將為有眼疾的患者們帶來一線生機。香港科技大學與美國的科學家團隊共同開發了
世界上第一款3D人工眼球
，經過測試，其功能要優於現有的仿生眼，甚至部分效能超越人眼。
今天我們來研究一下：
眼球的結構是怎樣的？
3D人工眼的工作原理是什麼？
人工眼有哪些突破？
眼球結構
要了解人工眼，先要了解真正眼球的結構。
眼球有三個徑線，其中前後徑平均為24毫米，垂直徑平均為23毫米，水平徑平均為23。5毫米。我們常說的
眼軸
就是指前後徑，
當眼軸變長時就會近視。
圖源網路
眼球由兩大部分構成，一是眼球壁，二是眼球內容物。
1、眼球壁
眼球壁分為
外、中、內三層
。最外層由角膜和鞏膜組成；中間的一層由脈絡膜、睫狀體、和虹膜組成；最內層是視網膜。
我們從外界接受的所有資訊，都是透過視網膜傳遞給視路，然後到大腦，所以，它對我們非常重要。
圖源網路
2、眼球內容物
眼球內容物包括房水、晶狀體和玻璃體。房水不斷的迴圈工作，維護眼球的壓力並營養眼球，當它的工作發生故障時，特別是產生多了或者排出少了，都會引起眼壓增高，形成
青光眼。
晶狀體像一個雙凸透鏡，主要是保護視網膜並完成眼睛調節的工作，當它代謝發生變化時，就會形成
白內障
。
玻璃體是透明的膠質一樣的物質，主要是由水構成的（約佔98。5%—99。7%），對眼球壁和視網膜起著支撐的作用。
圖源中國科普博覽韓培
當我們看到某一物體時，其表面反射的光線會進入眼睛，透過透明的屈光組織如角膜、晶體、玻璃體的屈光折射和睫狀體懸韌帶的調節作用，使光線聚集在視網膜上，形成倒立的影像。
然後視網膜上的視錐細胞及視杆細胞經過一系列的化學反應，產生電衝動經過視神經的傳遞到達
大腦的視中樞
。
視神經在傳遞訊號的過程中，在大腦蝶鞍上方的視交叉將視網膜鼻側的訊號傳遞到對側，所以視中樞的每側與雙眼同側一半的視網膜相連，將雙眼的影像相融合，形成“
雙眼單視
”，使人們看到的不是兩個相互分離的物體，而是一個完整的立體形象。
視覺的形成原理，圖源中國科普博覽
從眼球的結構和視覺形成過程來看，人造眼球最關鍵的就是
視網膜，
科學家們一直致力於創造出媲美人類的視網膜，實現真正的仿生視覺。
不過，由於球形人眼的
曲面太難模仿
，目前在醫院使用的由平面積體電路晶片實現的人工眼睛只能模擬部分人類視網膜，以提供模糊的視覺效果。
世界上首款3D人工眼
香港科技大學（HKUST）科學家領導的國際團隊開發出了一款3D人工眼，這款電化學仿生眼用奈米線和外部電子電路在曲面上實現了高密度感測器，
首次複製了人眼的曲面結構
。
這款電化學眼最主要的突破，是創造了一個
3D立體人造視網膜
。這款人造視網膜上裝有大量奈米線感光器，用來模擬人類視網膜中的感光細胞。
在實驗中，團隊以液態金屬線模擬人類眼球后的神經線，將奈米線感光器與人造半球形視網膜後面一束束的金屬線連線在一起，成功複製了視覺訊號的傳輸，將電化眼所看到的影像投射到了計算機螢幕上。
電化學眼工作過程，圖源中國科普博覽韓培
該3D人工仿生眼擁有100°的廣闊視野，並具備超越人眼的高成像解析度和響應率，
這種仿生眼技術除了能夠協助人們提高視力外還可被用於製作其他仿生光敏器材。
人工眼的技術突破
這款電化學眼有很多開了外掛的功能，比如
夜視和紅外
。人眼在夜裡是看不到的，但電化學眼只要使用不同的材料來提高感光器的敏感度及可視光譜範圍，就可以擁有夜視等功能。
除此之外，就像我們看影片分為高畫質和非高畫質的解析度，電化學眼也可以
實現更高成像解析度。
研究人員將感測器之間的距離縮小到3微米，在人造視網膜上的感測器是真人眼睛的
30倍
，而由於奈米線感光器在人工視網膜的密度比人類視網膜中的感光細胞更高，如果將來每個奈米線感光器都能與視覺神經線連線，人工視網膜將能接受更多光訊號，可以比人類視網膜具有更高解像度的潛力。
科大研發的電化學仿生眼（EC-Eye）的結構
圖源中國科普博覽
更厲害的是，與其他仿生眼相比，這個新開發的電化學眼
無須外設電池
。
3D人造眼的運作原理涉及一種
太陽能電池中的電化學反應程式
，原則上，人造視網膜上的每個感光器都可以像奈米太陽能電池一樣，將光能轉化為電能維持機械運作。
經進一步改良，電化學眼可成為能自我供電的影象感測器，用作人造眼科義體時，無需依靠外部電源或電路，與現時的技術相比，將更為方便應用。
但值得一提的是，雖然該人工眼球的整體效能較以往同類裝置有了較大提升。但昂貴的製備成本，有限的使用壽命，較低的訊號輸出解析度以及作為假眼移植時如何與視神經進行有效連線等諸多問題都有待進一步解決。
轉載自 |陝西科普
奉賢科技釋出
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