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2016-12-01跨領域的持續努力─ 吳重雨講座教授專訪
564 期
Author 作者
周佳儀／東海大學生命科學系學士班。楊仁龍／東海大學生命科學系學士班。陳仁祥／東海大學生命科學系助理教授。
「太空─宇宙的終極前緣⋯⋯」是許多「星艦」系列科幻迷熟悉的經典開場，代表人類對浩瀚宇宙的無盡想像；然而對活在世上的人們而言，人體「大腦」這個內在小宇宙所蘊藏的秘密，更是許多科學家極欲探究的「前人未至之境」。歐洲於2013年宣布投入「人腦計畫」的發展，旨在彙整目前所知神經科學知識，利用電腦模擬深入探究大腦功能。美國也於同年投入大量經費啟動 「大腦倡議（Brain Initiative）」計畫，重心放在技術發展，希望其成果能導引出醫療、資訊工業、人工智慧及機電工程等科技產業的未來商機。科技部近年來也相當重視神經科學領域，開始推動相關之研究計畫，然而在各國競爭如此激烈下，臺灣如何找出自己的一條路？
臺灣的半導體工業自1980年代起蓬勃發展，至今儼然是世界最大的晶片製造國。將成熟的半導體技術應用於生物醫學上，是否能讓臺灣在神經科學領域中嶄露頭角？在人類發展神經科學的這波浪潮中，臺灣的科學社群如何有意義地參與發展並做出貢獻，或許我們可以從交通大學吳重雨教授的研究觀察到一些契機。吳重雨教授是半導體領域的重量級學者，他帶領的研究團隊在2016年發表了利用光能發電，第二代植入式400 像素的人工視網膜系統，即將進入動物與人體試驗。另一項成果則是應用閉迴路系統設計之植入式癲癇控制系統及其配合之術前用體外圖譜儀，作為偵測腦部不正常放電、並即時發出電流刺激以抑制癲癎之治療裝置。人工視網膜及閉迴路癲癇控制系統這兩項成果未來可望造福眾多的患者，讓失明的人可以看見、讓癲癇的人做回自己的主宰。這類結合電子和醫療，造福人群的研究到底從何而來、目前的進展又是如何？此次專訪，吳校長仔細跟我們說明了這一路的歷程。
人工視網膜晶片研究
科學月刊（以下簡稱「科」）：校長在人工視網膜晶片研究上有豐富的成果，請您先談談這項研究是如何開始的。
吳重雨教授（以下簡稱「吳」）：人的眼睛之所以可以看到東西，是因為視網膜內有感光細胞。當外界的光照進來，感光細胞送出代表光線的訊號之後，視網膜上還有一些細胞會將這些影像做一些前處理，再送到視網膜中的神經節細胞。神經節細胞整合這些光的資訊後，利用視神經傳到視丘，之後再傳到大腦裡的視覺皮層中。有些疾病像是色素性視網膜炎及大家較熟知的老年黃斑病變，都會造成感光細胞壞死，使得病人逐步失明。但科學家在兔子的眼睛上做實驗時發現，如果能用電刺激神經節細胞，即使沒有感光細胞，也應該會看 的見。所以從1980年代起，大家就一直在發展人工視網膜。人工視網膜的原理基本上是以一個攝影機取得外面的影像，再將影像比較亮的地方轉成電壓比較高的脈波，比較暗的地方轉成電壓比較小的脈波，再用這些脈波去刺激神經節細胞，使其產生相對應的小光點。這些光點組合成有明暗層次的影像，就可以使盲人看到對應真實影像的感覺，這就是人工視網膜的基本原理。
我原本的專長是積體電路設計。一開始是想了解人類的視覺及視網膜，包括頭腦這一部份的視覺功能，想把些功能製成硬體晶片。後來，臺北榮總眼科林伯剛醫師來找我，希望可以合作研發人工視網膜，想要讓盲人看的見。正好我對此也有興趣，想把人工視網膜的功能做在晶片上，並進一步植入人體。從那時候起，我就一直研究人工視網膜，一開始因為計畫經費很少，基本資源也少，所以進展緩慢。直到交大在教育部邁向頂尖大學計畫下成立了「生醫電子轉譯研究中心」，我們才開始大規模深入研究植入型的高階醫材，包括人工視網膜及閉迴路癲癇控制系統，希望能夠對藥物無法治癒之神經疾病有些幫助。此後我們的資源才變得比較多，團隊也比較完整。剛好智慧電子國家型計劃也鼓勵高階醫療器材研發，我們的團隊獲得補助。就這樣一路走過來，也十幾年過去了。
科：目前世界上人工視網膜晶片的進展到什麼程度了？
吳：世界上有滿多國家，包括美國、歐洲、韓國、中國大陸都有很多團隊進行人工視網膜研發，已經在市場上推出醫療產品的是美國Second Sight公司，他們做的人工視網膜只有60個像素，將人工視網膜植入在離感光細胞較遠，但離神經節細胞比較近的地方。……【更多內容請閱讀科學月刊第564期】