用触觉如何感知时间？感官替代科技帮盲人认路

在所有感官里，失去视力恐怕是让人最慌张而没安全感的，这意味着你看不见世界的美好与险恶，生活自理上更是会带来困扰。以往盲人是藉由手指触摸来感受物体，出入行走则是靠手杖或导盲犬协助，而现在有一项新的科技发明，却是藉由舌头来帮忙盲人看东西，甚至认路。

美国食品与药品管理局（Food and Drug Administration）近日核可一项医疗器材在本土销售，这是由来自威斯康辛州（Wisconsin）Wicab inc 公司所发明的高科技仪器，称为大脑端口设备（BrainPort® V100）。

BrainPort 这个设备很酷炫，它包含一副太阳眼镜、一个手机大小的控制器以及电子棒棒糖，当使用时，盲人只要戴上眼镜，将棒棒糖塞进嘴里，就能辨识物品形状，或者标志上的字母，来认明身边环境。

它的设计是藉由眼镜内建的微型摄影机抓取影像，并通过缆线传输到手持控制器中，控制器会将图像转换成低像素的黑、白和灰色影像，区别的方式分别为白色区域产生强烈的电脉冲；灰色区域为弱脉冲，黑色区域则未产生任何脉冲。在设备末端有个特殊的电子棒棒糖，它和邮票差不多大小却拥有 400 个小电击板，使用时，必须将它含着紧贴舌头，当电脉冲输入时会依强弱产生震动，配戴者感觉像香槟味，或者像吃跳跳糖一般，而舌头会将这个刺激信号传到大脑，并在脑部的“视觉区域”还原成画面，进而让盲人可以感受到环境的情况。

此外，BrainPort 还进一步扩充功能，它让配戴者能自行调整摄影机的光学调焦，因此就能看到远处或近处的物体；此外，控制器还能调整画面的对比度或电脉冲的强弱。

大脑会建立新的神经路径

除了设备就定位，配戴者还必须接受约 25 小时的讯号翻译训练，才能分辨周遭物品的大小、形状和位置。根据美国视力保健和研究组织──灯塔国际（Lighthouse International）的一项计划，他们招募盲人志愿者试用 BrainPort，发现只需经过一天的训练，受试者就可以看见身边的物体、他人的动作，甚至是路边标志，从此他们的生活品质大为改善，生活中可以轻易找到门、电梯按钮，吃饭的餐具，甚至阅读信件。

BrainPort 设备运作成功的原因，其实和人体生理机制──大脑可塑型（Brain plasticity）有莫大的关系。一般认为，我们之所以能够看清楚东西，是因为眼睛接受环境的影像刺激，之后数百万的视觉神经将光学讯号送至视网膜，再经视网膜转变成神经脉冲传至大脑，大脑将这种刺激转换成视觉，因此我们才有看见的感觉。但如果今天这种刺激并不是来自于眼睛，而是舌头呢，大脑该怎么去解读？

人体的奥秘就在于大脑会持续地更新，比如当你学习新的舞蹈或者解决数学问题，脑部会因为这个经验而建立新的神经路径，因次下一次遇到同个状况时，就能快速地重现行为，甚至改写或复写这段记忆，这种脑内的运作模式就称为大脑可塑型。所以当一个人失去知觉，无论是先天或后天性，大脑可塑形特质就更加地被激化，它会建立新的神经路径来代偿残缺，因此会发现在失明的人身上，听觉会比较敏锐，失聪的人则对震动感受特别放大。

BrainPort 设备就是利用大脑学习的特性来教导舌头看世界，这种科学创新，称为感官替代科技（Sensory Substitution Technology），意即使用非侵入性科技来创造另一个路径，将刺激收集传入大脑供解读以取代原先缺失的感官，其他发明如将音频转换成视觉刺激供盲人解码的 vOICe；或者一种能将说话者的声音转为震动，供失聪者去解读语意的穿戴式设备 VEST。

图为将说话者的声音转为震动，供失聪者解读语意的穿戴式设备 VEST。（Source：live science）

然而 BrainPort 的发展可算是感官科技的先驱，早在 1998 年，研究大脑可塑型的神经学专家 Dr. Paul Bach-y-Rita 就已提出感官替代科技并成立公司。一开始产品设计锁定因中风或内耳疾病以致慢性平衡感障碍的患者，藉由棒棒糖舌板电极提醒他们姿势的倾斜或者平衡，但这项临床试验最终失败，Wicab 公司几乎濒临破产，直到他们将产品目标转为盲人族群，且致力于将设备轻巧简便化，终于在 2010 年获得两笔重要投资，分别是 Google 公司 250 万美元，以及美国国防部 320 万美元的投资，这项医疗发明才起死回生，并且在 2013 年于欧洲销售。

令人瞩目的是 BrainPort 设备不便宜，欧洲售价约六千英镑，美国则约一万美元，但是它对盲人的生活品质可说是影响巨大，根据 BBC 的报导，一名 13 岁即失明的美国冒险家艾立克（Erik Weihenmayer）在 BrainPort 协助导航下，顺利地攀岩攻顶，甚至于平日他能戴上设备在家和女儿踢足球或者猜拳。

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（Source：BBC）

而今，新产品通过 FDA 即将在美国本土销售，美国国防部也预计用在军事用途，以及协助因战争导致失明的军人重返生活，相信这样的医疗科技产品对于全世界数以百万盲人而言，会是个令人振奋的新选择。

https://www.youtube.com/embed/eIAZUQGIItg

（首图来源：discover magazine）

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