《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》12月18日訊（記者 徐紅）日前，國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口新銳企業(yè)明視腦機(jī)宣布，其在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)“復(fù)雜圖形+多種顏色”的視覺重建功能化交互驗(yàn)證。

據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者了解，與運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言功能的重建一樣，視覺的修復(fù)與重建是腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域另一個(gè)至關(guān)重要的方向。其歷史可以追溯至20世紀(jì)90年代，但至今仍面臨著一道難以跨越的技術(shù)鴻溝，即如何通過電刺激大腦視覺皮層，實(shí)現(xiàn)視覺感知從簡(jiǎn)單光點(diǎn)到復(fù)雜圖形，甚至色彩感知的跨越。

“而明視腦機(jī)本次研究的意義在于，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖形輪廓和基礎(chǔ)顏色的動(dòng)態(tài)解析與重建，這標(biāo)志著中國(guó)在該領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了世界第一梯隊(duì)，并提出了一個(gè)極具潛力的技術(shù)解決方案，但其最終的成功與否，仍需通過未來公開、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)數(shù)據(jù)和更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)來證實(shí)?！泵饕暷X機(jī)創(chuàng)始人兼CEO劉冰博士向《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者表示。

▌從視網(wǎng)膜假體到視覺皮層假體

當(dāng)光線進(jìn)入眼睛，會(huì)首先穿過角膜和晶狀體，也就是眼睛的外層和中層，然后抵達(dá)位于眼底的視網(wǎng)膜。視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為生物電流脈沖，經(jīng)由視神經(jīng)傳向大腦視覺中樞，經(jīng)過復(fù)雜的神經(jīng)處理，最終形成我們感知到的清晰視覺影像。

這就是人類視覺的產(chǎn)生過程。而這一過程中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)致視覺障礙甚至失明。例如，白內(nèi)障會(huì)讓晶狀體渾濁，阻礙光線正常通過；一些視網(wǎng)膜疾病如老年黃斑變性、糖尿病視網(wǎng)膜病變等，會(huì)造成感光細(xì)胞損傷或死亡，使其無法有效接收光信號(hào)；而青光眼、外傷或腫瘤壓迫等情況，則有可能損害視神經(jīng)或大腦的視覺中樞，導(dǎo)致信號(hào)傳遞受阻。

為了幫助盲人“重見光明”，科學(xué)家們開發(fā)了一種可以為盲人提供“人工視覺”的視覺假體。根據(jù)植入部位的不同，視覺假體主要分為兩大類：一種是聚焦于眼內(nèi)修復(fù)的視網(wǎng)膜假體，另一種則是嘗試?yán)@開眼睛，直接作用于大腦視覺皮層的視皮層假體。

其中，視網(wǎng)膜假體的應(yīng)用在當(dāng)前相對(duì)更為廣泛，其核心原理是通過人工裝置替代或修復(fù)視網(wǎng)膜中已經(jīng)喪失功能的感光細(xì)胞，從而幫助患者恢復(fù)部分視覺感知。全球范圍內(nèi)，該領(lǐng)域曾誕生過多個(gè)標(biāo)志性產(chǎn)品與企業(yè)。例如，美國(guó)Second Sight公司開發(fā)的Argus Ⅱ視網(wǎng)膜上假體于2013年獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)，成為首個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的視網(wǎng)膜假體。同年，德國(guó)Retina Implant AG公司開發(fā)的Alpha-IMS視網(wǎng)膜下假體也獲得了歐洲EMA的授權(quán)，獲準(zhǔn)進(jìn)入市場(chǎng)。

然而，由于種種因素的制約，這些產(chǎn)品上市后的商業(yè)化之路并不順利，并且最終都逐步淡出了市場(chǎng)。一方面，高昂的研發(fā)、生產(chǎn)、手術(shù)植入及術(shù)后維護(hù)成本，極大地限制了產(chǎn)品的普及；另一方面，早期的視網(wǎng)膜假體產(chǎn)品在技術(shù)上仍處于起步階段，所能提供的視覺分辨率有限，與自然視力相去甚遠(yuǎn)，難以真正滿足患者的實(shí)際需求。

近日，在上海舉辦的“2025腦機(jī)接口大會(huì)”上，廣東和祐國(guó)際醫(yī)院腦科學(xué)與神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心主任余新光亦系統(tǒng)歸納了人工視網(wǎng)膜假體技術(shù)的不足之處與局限性。

他指出，在視網(wǎng)膜假體、視神經(jīng)假體以及視皮層假體等幾類視覺修復(fù)方案中，視網(wǎng)膜假體適用患者群體最為有限，主要用于因視網(wǎng)膜退化而致盲的患者，在全部盲人中的占比僅約10%。相比之下，視皮層假體幾乎適用于所有全盲患者植入，適用范圍最廣。

“與此同時(shí)，這些視網(wǎng)膜假體的視野范圍通常也較為狹窄，例如Argus II的視野小于30度。使用者不得不頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)頭部以掃描周圍場(chǎng)景，以補(bǔ)償視野的局限。但這樣不僅影響視覺感知和日?；顒?dòng)效率，長(zhǎng)時(shí)間還容易引發(fā)不適?！庇嘈鹿獗硎?。

在此背景之下，業(yè)界逐漸將研究重點(diǎn)從視網(wǎng)膜假體轉(zhuǎn)向視皮層假體。早在2019年5月，Second Sight公司便宣布停止生產(chǎn)Argus II，并將研發(fā)資源全面轉(zhuǎn)向視皮層假體Orion系統(tǒng)的研發(fā)。

▌人造視覺的突破與局限

視皮層假體是當(dāng)前視覺修復(fù)領(lǐng)域的前沿方向。它的核心原理在于，許多失明人士的視覺障礙主要源于眼睛或視神經(jīng)損傷，但他們大腦中處理視覺的區(qū)域往往是完好的。視皮層假體能夠繞過受損的眼睛和視神經(jīng)，將視覺信息直接傳遞給大腦，從而幫助盲人恢復(fù)部分視覺功能。

馬斯克所創(chuàng)立的Neuralink公司已經(jīng)重點(diǎn)布局這一方向。他們名為“盲視”（Blindsight）的視覺恢復(fù)項(xiàng)目，不僅已經(jīng)獲得美國(guó)FDA的突破性設(shè)備認(rèn)定，并且計(jì)劃將于2026年左右進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

需要指出的是，雖然原理清晰，但視皮層假體的研發(fā)仍需克服一系列巨大的技術(shù)障礙。而在諸多挑戰(zhàn)中，怎樣生成更優(yōu)質(zhì)的畫面，可以說是最為核心的一個(gè)難題。

正如伊利諾伊理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程教授菲利普·特洛伊克（Philip Troyk）所強(qiáng)調(diào)的那樣：“目前（視皮層假體研發(fā)）這方面的工作并不以恢復(fù)生物視覺為目的，而是要探索人造視覺的可能性。” 換句話來說，當(dāng)前技術(shù)能為使用者提供的人造視覺仍然非常有限。

劉冰告訴《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者，傳統(tǒng)的視覺修復(fù)技術(shù)，無論是視網(wǎng)膜假體還是早期的皮層刺激視覺假體，其效果大多停留在讓使用者感知到孤立的“光點(diǎn)”，即科學(xué)上所稱的光幻視。這就好比是只能點(diǎn)亮屏幕上的零星像素，但無法形成有意義的圖像。

目前，科學(xué)家們還在尋求破解之道，研究方向包括增加電極的密度以提高空間分辨率、優(yōu)化電極的植入位置以及刺激策略的創(chuàng)新等。例如有觀點(diǎn)認(rèn)為，植入的電極數(shù)量并非越多越好，關(guān)鍵在于其植入的位置，如果將其分布于視覺皮層的多處，有可能在更大視野中激發(fā)更多光點(diǎn)。

此外，刺激模式的創(chuàng)新也很重要。余新光舉例表示，“已有研究表明，如果按照書寫筆順的特定順序依次刺激電極，反而能讓人腦更好地識(shí)別出字母形狀?！?/p>

此次，明視腦機(jī)成功完成了“復(fù)雜圖形+多種顏色”的視覺重建功能化交互驗(yàn)證。據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者了解，其核心在于采用了一條“腦機(jī)雙學(xué)習(xí)”的閉環(huán)自適應(yīng)路徑，而非傳統(tǒng)的開環(huán)的、固定的刺激路徑。

傳統(tǒng)路徑類似“單向灌輸”，先預(yù)設(shè)一套刺激模式，讓大腦去適應(yīng)機(jī)器。但大腦本身是動(dòng)態(tài)變化的，固定算法往往會(huì)導(dǎo)致效果快速衰退。

“相較之下，我們的路徑是‘雙向?qū)υ挕??！眲⒈颉犊苿?chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者解釋，“系統(tǒng)不僅能通過高密度電極陣列對(duì)視覺皮層進(jìn)行精確刺激編碼，更能實(shí)時(shí)讀取大腦的神經(jīng)反饋，刺激策略和解碼模型可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)與使用者大腦的共同適應(yīng)、共同學(xué)習(xí)，這就從根本上解決了長(zhǎng)期穩(wěn)定性的業(yè)界難題?！?/p>

針對(duì)顏色感知的實(shí)現(xiàn)原理，他進(jìn)一步表示：“我們通過特定的電刺激序列，模擬不同波長(zhǎng)的光在視覺皮層特定功能區(qū)所引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)模式。當(dāng)大腦接收到這類“模擬”信號(hào)時(shí)，便會(huì)解讀出相應(yīng)的顏色。”

“目前我們已經(jīng)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅、綠、藍(lán)等基礎(chǔ)色覺的區(qū)分和感知，證明了顏色信息可以通過皮層電刺激進(jìn)行編碼和傳遞的原理可行性，邁出了從黑白世界到彩色世界的第一步。當(dāng)然，要還原自然界中所有的色彩和細(xì)膩色調(diào)，還有很長(zhǎng)的路要走，但這扇門已經(jīng)被打開?！眲⒈劦健?/p>

他將當(dāng)前進(jìn)展比喻為“造出了第一臺(tái)能顯示圖形和顏色的‘顯示器原型’”，并表示接下來明視腦機(jī)團(tuán)隊(duì)將通過增加電極密度、優(yōu)化編碼算法、融合計(jì)算機(jī)視覺等關(guān)鍵技術(shù)，來大幅提升“顯示分辨率”。