解码脑机“黑科技”：人造视觉的突破走到了哪一步？

《科创板日报》12月18日讯（记者 徐红）日前，国内脑机接口新锐企业明视脑机宣布，其在全球范围内首次实现了对“复杂图形+多种颜色”的视觉重建功能化交互验证。

据《科创板日报》记者了解，与运动、语言功能的重建一样，视觉的修复与重建是脑机接口技术在医疗领域另一个至关重要的方向。其历史可以追溯至20世纪90年代，但至今仍面临着一道难以跨越的技术鸿沟，即如何通过电刺激大脑视觉皮层，实现视觉感知从简单光点到复杂图形，甚至色彩感知的跨越。

“而明视脑机本次研究的意义在于，实现了对图形轮廓和基础颜色的动态解析与重建，这标志着中国在该领域已经进入了世界第一梯队，并提出了一个极具潜力的技术解决方案，但其最终的成功与否，仍需通过未来公开、严谨的科学数据和更大规模的临床试验来证实。”明视脑机创始人兼CEO刘冰博士向《科创板日报》记者表示。

▌从视网膜假体到视觉皮层假体

当光线进入眼睛，会首先穿过角膜和晶状体，也就是眼睛的外层和中层，然后抵达位于眼底的视网膜。视网膜上的感光细胞将光信号转化为生物电流脉冲，经由视神经传向大脑视觉中枢，经过复杂的神经处理，最终形成我们感知到的清晰视觉影像。

这就是人类视觉的产生过程。而这一过程中的任何一个环节出现问题，都有可能导致视觉障碍甚至失明。例如，白内障会让晶状体浑浊，阻碍光线正常通过；一些视网膜疾病如老年黄斑变性、糖尿病视网膜病变等，会造成感光细胞损伤或死亡，使其无法有效接收光信号；而青光眼、外伤或肿瘤压迫等情况，则有可能损害视神经或大脑的视觉中枢，导致信号传递受阻。

为了帮助盲人“重见光明”，科学家们开发了一种可以为盲人提供“人工视觉”的视觉假体。根据植入部位的不同，视觉假体主要分为两大类：一种是聚焦于眼内修复的视网膜假体，另一种则是尝试绕开眼睛，直接作用于大脑视觉皮层的视皮层假体。

其中，视网膜假体的应用在当前相对更为广泛，其核心原理是通过人工装置替代或修复视网膜中已经丧失功能的感光细胞，从而帮助患者恢复部分视觉感知。全球范围内，该领域曾诞生过多个标志性产品与企业。例如，美国Second Sight公司开发的Argus Ⅱ视网膜上假体于2013年获美国FDA批准，成为首个获得FDA批准的视网膜假体。同年，德国Retina Implant AG公司开发的Alpha-IMS视网膜下假体也获得了欧洲EMA的授权，获准进入市场。

然而，由于种种因素的制约，这些产品上市后的商业化之路并不顺利，并且最终都逐步淡出了市场。一方面，高昂的研发、生产、手术植入及术后维护成本，极大地限制了产品的普及；另一方面，早期的视网膜假体产品在技术上仍处于起步阶段，所能提供的视觉分辨率有限，与自然视力相去甚远，难以真正满足患者的实际需求。

近日，在上海举办的“2025脑机接口大会”上，广东和祐国际医院脑科学与神经医学中心主任余新光亦系统归纳了人工视网膜假体技术的不足之处与局限性。

他指出，在视网膜假体、视神经假体以及视皮层假体等几类视觉修复方案中，视网膜假体适用患者群体最为有限，主要用于因视网膜退化而致盲的患者，在全部盲人中的占比仅约10%。相比之下，视皮层假体几乎适用于所有全盲患者植入，适用范围最广。

“与此同时，这些视网膜假体的视野范围通常也较为狭窄，例如Argus II的视野小于30度。使用者不得不频繁转动头部以扫描周围场景，以补偿视野的局限。但这样不仅影响视觉感知和日常活动效率，长时间还容易引发不适。”余新光表示。

在此背景之下，业界逐渐将研究重点从视网膜假体转向视皮层假体。早在2019年5月，Second Sight公司便宣布停止生产Argus II，并将研发资源全面转向视皮层假体Orion系统的研发。

▌人造视觉的突破与局限

视皮层假体是当前视觉修复领域的前沿方向。它的核心原理在于，许多失明人士的视觉障碍主要源于眼睛或视神经损伤，但他们大脑中处理视觉的区域往往是完好的。视皮层假体能够绕过受损的眼睛和视神经，将视觉信息直接传递给大脑，从而帮助盲人恢复部分视觉功能。

马斯克所创立的Neuralink公司已经重点布局这一方向。他们名为“盲视”（Blindsight）的视觉恢复项目，不仅已经获得美国FDA的突破性设备认定，并且计划将于2026年左右进入临床试验。

需要指出的是，虽然原理清晰，但视皮层假体的研发仍需克服一系列巨大的技术障碍。而在诸多挑战中，怎样生成更优质的画面，可以说是最为核心的一个难题。

正如伊利诺伊理工学院生物医学工程教授菲利普·特洛伊克（Philip Troyk）所强调的那样：“目前（视皮层假体研发）这方面的工作并不以恢复生物视觉为目的，而是要探索人造视觉的可能性。” 换句话来说，当前技术能为使用者提供的人造视觉仍然非常有限。

刘冰告诉《科创板日报》记者，传统的视觉修复技术，无论是视网膜假体还是早期的皮层刺激视觉假体，其效果大多停留在让使用者感知到孤立的“光点”，即科学上所称的光幻视。这就好比是只能点亮屏幕上的零星像素，但无法形成有意义的图像。

目前，科学家们还在寻求破解之道，研究方向包括增加电极的密度以提高空间分辨率、优化电极的植入位置以及刺激策略的创新等。例如有观点认为，植入的电极数量并非越多越好，关键在于其植入的位置，如果将其分布于视觉皮层的多处，有可能在更大视野中激发更多光点。

此外，刺激模式的创新也很重要。余新光举例表示，“已有研究表明，如果按照书写笔顺的特定顺序依次刺激电极，反而能让人脑更好地识别出字母形状。”

此次，明视脑机成功完成了“复杂图形+多种颜色”的视觉重建功能化交互验证。据《科创板日报》记者了解，其核心在于采用了一条“脑机双学习”的闭环自适应路径，而非传统的开环的、固定的刺激路径。

传统路径类似“单向灌输”，先预设一套刺激模式，让大脑去适应机器。但大脑本身是动态变化的，固定算法往往会导致效果快速衰退。

“相较之下，我们的路径是‘双向对话’。”刘冰向《科创板日报》记者解释，“系统不仅能通过高密度电极阵列对视觉皮层进行精确刺激编码，更能实时读取大脑的神经反馈，刺激策略和解码模型可以动态优化，从而实现与使用者大脑的共同适应、共同学习，这就从根本上解决了长期稳定性的业界难题。”

针对颜色感知的实现原理，他进一步表示：“我们通过特定的电刺激序列，模拟不同波长的光在视觉皮层特定功能区所引发的神经活动模式。当大脑接收到这类“模拟”信号时，便会解读出相应的颜色。”

“目前我们已经稳定实现了对红、绿、蓝等基础色觉的区分和感知，证明了颜色信息可以通过皮层电刺激进行编码和传递的原理可行性，迈出了从黑白世界到彩色世界的第一步。当然，要还原自然界中所有的色彩和细腻色调，还有很长的路要走，但这扇门已经被打开。”刘冰谈到。

他将当前进展比喻为“造出了第一台能显示图形和颜色的‘显示器原型’”，并表示接下来明视脑机团队将通过增加电极密度、优化编码算法、融合计算机视觉等关键技术，来大幅提升“显示分辨率”。