史拉奈倫博:一個治療失明的義眼
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0:00 - 0:02我研究大腦如何
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0:02 - 0:04處理信息。也就是說,
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0:04 - 0:06它如何從外界採取信息,
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0:06 - 0:08並將之變換成電能動性的模式,
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0:08 - 0:10然後它是如何使用這些模式
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0:10 - 0:12讓你做種種事情 --
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0:12 - 0:14看得到,聽得到,伸出以觸摸到物體。
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0:14 - 0:16所以我只是一個基本的科學家,
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0:16 - 0:18而不是一個發聲學家,但在過去一年半中,
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0:18 - 0:20我已經開始發生變化,以使用着
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0:20 - 0:22我們一直在學習的活動模式,
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0:22 - 0:25來發展義眼裝置,
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0:25 - 0:27而我今天想要做的便是告訴你
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0:27 - 0:29這樣的一個例子。
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0:29 - 0:31這真是我們首次涉足這個。
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0:31 - 0:33它是一項為治療失明的
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0:33 - 0:35義眼裝置的發展。
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0:35 - 0:37讓我開始談談這個問題。
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0:37 - 0:39在美國有10萬
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0:39 - 0:41和在全球有更多的人是盲人,
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0:41 - 0:43或由於視網膜疾病,
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0:43 - 0:45黃斑變性等疾病
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0:45 - 0:47正面臨失明,可以為幫助他們
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0:47 - 0:49做的事情並不多。
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0:49 - 0:51是有一些藥物治療,
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0:51 - 0:53但只在一小部分人的有效。
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0:53 - 0:55因此大多數患者,
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0:55 - 0:57他們最有希望重新恢復視力
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0:57 - 0:59便是通過義眼的裝置。
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0:59 - 1:01問題是, 目前的義眼
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1:01 - 1:03的運作不是很好。它們仍然
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1:03 - 1:05只可以提供非常有限的視野。
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1:05 - 1:07所以你知道,例如,有了
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1:07 - 1:09這些設備,患者可以看到基本的東西
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1:09 - 1:11如明亮的燈光和高對比度的邊緣,
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1:11 - 1:13幾乎是此已以,一直沒有
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1:13 - 1:16接近正常視力的可能。
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1:16 - 1:18那麼今天我要告訴你的
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1:18 - 1:20是一個我們一直在研製的設備,
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1:20 - 1:22我認為它有可能大大有所作為,
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1:22 - 1:24更要有效得多,
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1:24 - 1:26我想做的是要向你展示
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1:26 - 1:28它是如何運作的。好,第一,讓我返回
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1:28 - 1:30一點,並且告訴你正常的視網膜
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1:30 - 1:32是如何運作,是以你可以看到
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1:32 - 1:34我們要試圖解決的問題。
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1:34 - 1:36這裡是一塊視網膜。
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1:36 - 1:38有一個圖像,一塊視網膜和一個腦。
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1:38 - 1:40當你看着東西,像這樣的
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1:40 - 1:42嬰兒面孔的影像,它進入你眼睛,
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1:42 - 1:44到達你的視網膜上的前端細胞,
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1:44 - 1:46這裡的受感光器。
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1:46 - 1:48然後將會發生的是視網膜電路,
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1:48 - 1:50中間的部分,會去勞動,
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1:50 - 1:52執行着它的操作工作,
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1:52 - 1:54從中提取信息,
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1:54 - 1:56並將之轉換成代碼的信息。
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1:56 - 1:58而代碼是在以這些模式的
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1:58 - 2:00電脈被發送到大腦,
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2:00 - 2:02所以關鍵是該圖像
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2:02 - 2:04最終要被轉換成代碼的形式。
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2:04 - 2:06而當我說代碼,
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2:06 - 2:08我意思確實是指代碼。
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2:08 - 2:11例如這種模式的脈搏在這兒實際上表示「寶寶的臉」,
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2:11 - 2:13所以當大腦得到這種模式的脈搏時,
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2:13 - 2:15它便知道在這裡
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2:15 - 2:17是一個嬰兒的臉,而如果它
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2:17 - 2:19得到了不同的模式,它就知道,
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2:19 - 2:21在這裡是,比方說,一隻狗,
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2:21 - 2:23或另一種模式將是一所房子。
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2:23 - 2:25總之,你明白這是怎麼一回事。
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2:25 - 2:27當然,在現實生活中,它是活躍的,
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2:27 - 2:29它每時每刻都在變化,
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2:29 - 2:31所以模式的脈搏每時每刻也在改變,
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2:31 - 2:33因為你看到的世界
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2:33 - 2:36每時每刻都在變化。
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2:36 - 2:38可想而知道,這是一個複雜的事情。
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2:38 - 2:40你的眼睛每毫秒
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2:40 - 2:42會發出這些脈搏的模式
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2:42 - 2:44告訴你的大腦你看到的是什麼。
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2:44 - 2:46當一個人的視網膜
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2:46 - 2:48得到像黃斑變性的退行性疾病
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2:48 - 2:50會怎麼?情況會是,
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2:50 - 2:52前端細胞死亡,
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2:52 - 2:54光感接收器死亡,隨著時間流逝,
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2:54 - 2:56所有連接到它們的
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2:56 - 2:58細胞和線路,它們也會死掉。
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2:58 - 3:00直到你剩下唯一的這些細胞,
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3:00 - 3:02這些輸出的細胞,
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3:02 - 3:04負責發送信號到大腦的細胞,
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3:04 - 3:06但因為所有的退化
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3:06 - 3:08使得它們沒有再發出任何信號。
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3:08 - 3:10它們沒有得到任何輸入的信號,
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3:10 - 3:12所以大腦不再得到
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3:12 - 3:14任何視覺的信息 --
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3:14 - 3:17也就是說,他或她是盲的。
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3:17 - 3:19因此,問題的解決方法便是,
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3:19 - 3:21要建立一個可以模仿
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3:21 - 3:23前端線路的動作和發送信號
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3:23 - 3:25到視網膜的輸出細胞的裝置,
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3:25 - 3:27以至它們可以重回
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3:27 - 3:29做其正常的工作--發送信號到大腦。
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3:29 - 3:31這便是我們一直在做的工作,
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3:31 - 3:33我們的義眼便是會這樣做。
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3:33 - 3:35它由兩部分組成,我們稱
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3:35 - 3:37一個為編碼器和一個傳感器。
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3:37 - 3:39那編碼器就正如我說的:
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3:39 - 3:41它會模擬
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3:41 - 3:43前端線路的作用 -- 將圖像
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3:43 - 3:45轉換成視網膜的代碼。
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3:45 - 3:47然後那傳感器會製造輸出
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3:47 - 3:49代碼的細胞發送到大腦,
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3:49 - 3:51結果便是一個義體的視網膜
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3:51 - 3:54可以產生正常的
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3:54 - 3:56視網膜輸出。
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3:56 - 3:58因此,一個完全失明的視網膜,
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3:58 - 4:00甚至沒有任何前端線路,
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4:00 - 4:02沒有感光器,
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4:02 - 4:04現在便可以發送出正常的信號,
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4:04 - 4:07大腦可以理解的信號。
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4:07 - 4:09沒有其他的設備已經
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4:09 - 4:11能夠做到這一點。
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4:11 - 4:13好, 我只是想
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4:13 - 4:15用一兩句話來說說
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4:15 - 4:17編碼器和它在做什麼,因為
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4:17 - 4:19它是真正的關鍵部分,
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4:19 - 4:21它很有趣和酷。
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4:21 - 4:23我不知道「酷」是否正確的用詞,
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4:23 - 4:25但你明白我的意思。
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4:25 - 4:27它在做什麼呢,
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4:27 - 4:29它在取代視網膜線路,真正
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4:29 - 4:31視網膜線路的腸道,以一個方程組,
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4:31 - 4:33一個我們可以實現在一塊芯片上
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4:33 - 4:35的方程組。那只不過是數學。
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4:35 - 4:38換句話說,我們不是取代
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4:38 - 4:40視網膜的組成部分。
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4:40 - 4:42我們不是像為每個不同類型的細胞
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4:42 - 4:44正在製造一個小小的設備。
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4:44 - 4:46我們只不過是摘要
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4:46 - 4:48視網膜在做什麼的一組方程。
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4:48 - 4:50因此,在某種程度上,方程是作為
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4:50 - 4:52碼本的一個排序。一個圖像進來,
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4:52 - 4:55會通過方程組,
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4:55 - 4:57走出來的是電脈衝流,
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4:57 - 5:01就像一個正常視網膜會產生的。
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5:01 - 5:03現在讓我實際的
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5:03 - 5:05演示給你看,我們事實上
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5:05 - 5:07是可以製造正常的輸出,
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5:07 - 5:09而且這會有什麼影響。
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5:09 - 5:11這裡有三種
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5:11 - 5:13發射的模式。在最上面是
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5:13 - 5:15從一隻正常的動物,中間的是從
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5:15 - 5:17一隻被此編碼器傳感設備處理過的
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5:17 - 5:19盲的動物,而最下面的是
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5:19 - 5:21一隻被設置標準義眼的
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5:21 - 5:23盲的動物。
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5:23 - 5:25最下面的是外面可得到的
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5:25 - 5:27最新水平的設備,基本上
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5:27 - 5:29是由光探測器製作,
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5:29 - 5:31但沒有編碼器。我們所做的
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5:31 - 5:33就是我們放映日常瑣事的短片--
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5:33 - 5:35人,嬰兒,公園長椅,
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5:35 - 5:37你所知道的,經常發生 的事情--
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5:37 - 5:39我們記錄了這三組動物的
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5:39 - 5:41視網膜的反應。
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5:41 - 5:43現在只是在引導你,每個方塊呈現出
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5:43 - 5:45幾個細胞的放電模式,
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5:45 - 5:47就像在之前的幻燈片,
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5:47 - 5:49每一行是一個不同的細胞,
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5:49 - 5:51而我只是將脈搏弄小一點,
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5:51 - 5:54薄一點,以便我可以演示給你
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5:54 - 5:56看到一串長長的數據。
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5:56 - 5:58正如你可以看到,從有編碼器
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5:58 - 6:00傳感處理的
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6:00 - 6:02盲的動物的發射模式與
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6:02 - 6:04正常發射模式確實非常密切的相稱 --
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6:04 - 6:06它並不是完美,但實在是相當不錯 --
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6:06 - 6:08看看被設置標準義眼的
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6:08 - 6:10盲的動物,
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6:10 - 6:12反應真的不怎樣發射。
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6:12 - 6:15標準的方法,
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6:15 - 6:17細胞是有發射,但它們不發射出
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6:17 - 6:19正常的模式, 因為它們到從發射模式的反應呢?
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6:19 - 6:21沒有正確的代碼。
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6:21 - 6:23這是有多重要呢?
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6:23 - 6:25對一個病人視力的能力
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6:25 - 6:28有什麼潛在影響呢?
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6:28 - 6:30所以我要給你看看
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6:30 - 6:32一個回答了這個問題的底線實驗,
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6:32 - 6:34當然我還有很多其他的數據,
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6:34 - 6:36如果你有興趣我會很高興地
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6:36 - 6:38顯示更多。這個實驗被稱為
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6:38 - 6:40一個重建實驗。
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6:40 - 6:42我們做的是從這些錄像
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6:42 - 6:45抽出一刻然後問,
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6:45 - 6:47究竟那一刻視網膜看到的是什麼?
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6:47 - 6:49我們可否重建視網膜
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6:49 - 6:51看到的是從
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6:51 - 6:53發射模式的反應呢?
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6:53 - 6:56因此,當我們便實驗在
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6:56 - 6:59用標準的方法,
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6:59 - 7:01和用我們的編碼器和傳感器。
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7:01 - 7:03讓我給你看看,我要首先給你
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7:03 - 7:05看標準的方法。
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7:05 - 7:07你可以看到它是相當有限,
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7:07 - 7:09因為發射模式不是
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7:09 - 7:11正確的代碼,它們可以告訴你的
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7:11 - 7:13東西是十分有限。
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7:13 - 7:15你可以看到,
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7:15 - 7:17是有東西有,但那東西是什麼
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7:17 - 7:19不是非常清楚,這正如
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7:19 - 7:21我在開始時所說的,
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7:21 - 7:23用標準的方法,
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7:23 - 7:25病人可以看到高對比度的邊緣,
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7:25 - 7:27但頂多就是這樣。
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7:27 - 7:29那麼究竟是什麼形象?
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7:29 - 7:32這是一個嬰兒的面孔。
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7:32 - 7:34那, 用我們的方法,
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7:34 - 7:36添加代碼, 會如何?你可以看到
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7:36 - 7:38它是好得多。你不僅可以看到
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7:38 - 7:40這是一個嬰兒的面孔,你可以看到,
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7:40 - 7:42是這一個嬰兒的臉孔,這是一個
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7:42 - 7:44非常具有挑戰性的任務。
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7:44 - 7:46在左邊的是單獨的編碼器,
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7:46 - 7:48在右邊是從實際的
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7:48 - 7:50盲的視網膜,使用編碼器和傳感器。
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7:50 - 7:52但真正的重點是單獨在編碼器,
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7:52 - 7:54因為我們可以與不同的
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7:54 - 7:56傳感器聯合組隊。
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7:56 - 7:58這只是我們試用的第一個。
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7:58 - 8:00我只想說一些有關標準的方法。
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8:00 - 8:02當這個結果出來時,它只是一個
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8:02 - 8:04令人非常興奮的事情,一個使
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8:04 - 8:07盲人視網膜有回應的概念。
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8:07 - 8:10但當時是有限制因素,
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8:10 - 8:12代碼的問題,以及如何
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8:12 - 8:14使細胞有更好地反應,
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8:14 - 8:16產生出正常的反應,等等,
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8:16 - 8:18這便是我們的貢獻。
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8:18 - 8:20現在,我只是想結尾,
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8:20 - 8:22如我以前提到,
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8:22 - 8:24當然我還有很多其他的數據,
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8:24 - 8:26如果你有興趣知道,但我只是想
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8:26 - 8:28給你看看這種
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8:28 - 8:31能夠與大腦思路溝通
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8:31 - 8:33的基本語言,並能夠做到
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8:33 - 8:36這一點的潛在力量。
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8:36 - 8:38因此,這是不同於用義馬達的設置
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8:38 - 8:40從大腦到設備的通信假肢。
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8:40 - 8:42我們這個的溝通
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8:42 - 8:44是來自外部世界,
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8:44 - 8:46進入腦和被理解,
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8:46 - 8:48被大腦理解。
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8:48 - 8:50最後我想說的一件事,
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8:50 - 8:52真的,是要強調
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8:52 - 8:54推廣的想法。
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8:54 - 8:56因而使我們找到代碼的方法,
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8:56 - 8:58我們也可以使用視網膜同樣的策略
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8:58 - 9:00找到在其他地區的代碼,
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9:00 - 9:02例如,聽覺系統
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9:02 - 9:04和機動系統,來治療耳聾
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9:04 - 9:06和運動障礙。
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9:06 - 9:08因此,以相同的方式,我們能夠
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9:08 - 9:10飛越過在視網膜
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9:10 - 9:12損壞了的輸出細胞的線路,
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9:12 - 9:14我們可以飛越過
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9:14 - 9:16在耳蝸裡被損壞的
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9:16 - 9:18聽覺神經的線路,
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9:18 - 9:20或飛越過大腦皮層下破壞的,
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9:20 - 9:23運動皮層的地區,架橋渡過
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9:23 - 9:25中風所產生的影響。
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9:25 - 9:27我只是想以一個簡單的信息結束,
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9:27 - 9:29理解代碼是真的,
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9:29 - 9:31真的很重要,如果我們能
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9:31 - 9:33理解代碼,
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9:33 - 9:35大腦的語言,以往似乎
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9:35 - 9:37明顯不可能的事情
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9:37 - 9:39便會成為有可能。謝謝。
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9:39 - 9:44(掌聲)
- Title:
- 史拉奈倫博:一個治療失明的義眼
- Speaker:
- Sheila Nirenberg
- Description:
-
在 TEDMED (TED醫療), 史拉奈倫博 顯示了一個大膽的方式來造成某種類失明的人擁有視線:方法是掛接到視神經,從攝影機直接向大腦發送信號。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 09:44
Dimitra Papageorgiou approved Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Dimitra Papageorgiou approved Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Hsin Haydn accepted Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Hsin Haydn accepted Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Hsin Haydn commented on Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Hsin Haydn commented on Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Hsin Haydn edited Chinese, Traditional subtitles for A prosthetic eye to treat blindness | ||
Ana Choi added a translation |