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盲人也能 “看见”!中国脑机接口,为失明者点亮光明!

发布时间:2026/02/06

作者:朱芷凤

对许多失明患者而言,“看见”阳光、辨认文字是心底最朴素的渴望。

中国科研团队的一项突破正让这份渴望照进现实——2023年11月,一项规范临床试验中,一位失明多年的受试者,通过植入大脑视觉皮层的微电极阵列,成功识别出简单字母和图形,标志着我国在该领域取得了从实验室走向临床的关键进展。

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这项突破由浙江大学脑机接口团队完成,相关成果已发表于《自然》子刊《神经工程》,其核心是通过技术手段为失明患者重建基本视觉感知,为多种致盲性疾病开辟全新治疗路径。

注:该研究严格遵循相关伦理规范,已通过浙江大学医学院附属第二医院伦理委员会审查(批准号2021伦审第589号)。


No.1

科学原理

绕过受损通路,让大脑“直接看世界”


要理解这项技术,先要理解正常的视觉通路:光线经角膜、晶状体投射至视网膜,视网膜将光信号转化为神经信号,经视神经、外侧膝状体传递至视觉皮层(布罗德曼17、18、19区),最终形成视觉感知。

但现实中,全球约有800万晚期青光眼患者(WHO 2020年《世界视力报告》数据)、150万视网膜色素变性患者(美国国立卫生研究院2021年数据),以及外伤性视神经损伤致盲者,传统治疗手段难以逆转其视力损伤,他们只能常年与黑暗相伴。

针对这一痛点,脑机接口视觉修复技术给出了全新解决方案——其核心是绕过受损的眼睛和视神经,将外部图像“翻译”为大脑可识别的电流信号,直接“写入”视觉皮层,从而让患者产生视觉感知,具体可分为4个步骤:

  1. 图像采集:高分辨率摄像头实时捕捉视觉信息;

  2. 信号处理:专用算法将图像信息转化为脑电刺激编码;

  3. 神经刺激:植入视觉皮层的微电极阵列传递电脉冲;

  4. 感知形成:电脉冲激活皮层神经元,产生光幻视(phosphene),形成视觉感知。

据浙江大学团队发表的研究数据显示,临床试验所用的微电极阵列包含256个电极触点(电极直径50微米,间距400微米),能够在大脑视觉皮层V1/V2区产生对应的光幻视点,为后续的图形识别奠定了坚实基础。

No.2

临床实验

用数据证明“看见”的可能

为充分验证这项技术的安全性与有效性,研究团队纳入了3名因视网膜色素变性致盲5年以上的受试者(2男1女,年龄45-62岁),所有受试者均在充分了解实验细节后,签署了知情同意书。

电极植入过程采用立体定向神经外科手术,通过术前功能磁共振成像(fMRI)精确定位初级视觉皮层,坐标定位误差<1.5毫米,符合国际临床标准,最大限度降低了手术风险。

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经过系统测试,临床试验结果如下:

  • 当单个电极受到刺激时(频率20-100Hz,电流强度0.5-2mA,脉宽200μs),所有受试者均报告出现了明确的光幻视感知,且刺激电流强度与光点亮度呈显著正相关(r=0.78,p<0.01);

  • 光幻视的位置与皮层地形图对应关系准确率达到92.3%,电极刺激精准度满足当前研究阶段的实验要求,为图形识别奠定了基础;

  • 图形识别测试中,研究人员通过同时刺激4-6个电极形成简单图形,受试者直线方向识别准确率达78.4%、简单形状识别准确率达65.2%;经过6个月的术后训练,受试者对大写英文字母的识别准确率也达到了58.7%。

注:所有数据经统计学处理,均达到显著水平(p<0.05)


No.3

优势与局限

客观看待,理性期待

技术优势:针对性破解传统治疗痛点

  • 适用范围广:直接作用于视觉皮层,不依赖于视网膜或视神经的完整性,适用于青光眼、视网膜色素变性等多种致盲性疾病;

  • 定位精准:微电极阵列实现毫米级刺激定位,时空分辨率高,提升图像位置感知清晰度;

  • 个性化适配:刺激频率、强度、脉宽可根据受试者反应实时调整,适配个体生理差异。

当前局限:正视差距,方能稳步前行

结合目前已发表的研究数据来看,这项技术仍存在一些局限,我们需理性看待、客观期待:

  • 分辨率限制:目前最多256个刺激点,远低于正常视力所需的百万级“像素”,无法感知高清图像;

  • 色彩感知缺失:当前技术只能产生单色(通常为白色或黄色)光幻视((并非自然视觉),无法呈现彩色画面;

  • 动态范围有限:难以呈现连续运动物体的清晰图像,动态场景识别能力有待提升;

  • 设备体积较大:外部处理设备限制了日常使用的便利性,不便患者日常出行使用;

  • 长期稳定性待验证:电极-组织界面随时间可能发生性能变化,需长期随访观察;


No.4

安全性数据与不良反应

安全性是医疗技术临床转化的核心前提,该临床试验对所有受试者进行了长达12个月的随访监测,数据显示技术整体安全性良好,具体表现为:

  • 主要不良事件轻微可控:2例术后轻微头痛(均在48小时内缓解),1例电极植入部位轻微水肿(一周内消退);

  • 无严重不良事件:随访期间未出现颅内感染、癫痫发作、永久性神经功能缺损等严重风险;

  • 系统性能稳定:电极阻抗变化在15%范围内,符合ISO 14708-3:2017标准;经CT扫描确认,无电极断裂或移位情况;6个月内,刺激阈值变化<20%,性能保持稳定。

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No.5

展望未来

中国力量,点亮光明希望

全球技术发展现状概览

目前,全球多个科研团队均在推进脑机接口视觉修复技术的研发工作,不同团队的技术路径、电极设计与研究进展各有差异,下表为特定时间节点的阶段性信息概览:

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注:本表格信息截至2026年1月,基于公开资料整理,技术进展迅速,仅供参考。

技术未来发展趋势

随着科研工作的不断推进,脑机接口视觉修复技术的发展方向愈发清晰,未来将重点围绕四大领域实现突破,进一步完善技术性能:

  • 高密度电极阵列:向1000+电极迈进,提升“视觉像素”,实现更清晰复杂的图像感知;

  • 无线化系统:研发全植入式设备,摆脱外部设备束缚,提升使用便利性;

  • 人工智能辅助编码:利用深度学习优化信号转换算法,贴合大脑解读习惯,提升识别准确率;

  • 多模态整合:结合听觉、触觉反馈,强化空间感知,提升视觉重建实用性。

中国科研与政策强力支撑

这项技术能实现快速发展,离不开国家战略的强力支撑。根据中国脑计划(2016-2030)规划,视觉修复脑机接口已被列为重点攻关方向;2025年7月,工业和信息化部、国家卫健委、国家药监局等七部门联合印发《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》,明确将“感知重建类产品”(包括视听觉重建)列为发展重点,并提出到2027年初步建立产业体系,到2030年形成具有国际竞争力产业生态的目标。

国家级战略的加持,为这项技术的研发创新与临床转化注入了强劲动力,也持续提升着我国在脑机接口领域的国际竞争力。

临床转化时间表预测(基于专家访谈与文献分析)

结合当前的技术进展,业内专家对这项技术的临床转化给出了初步预测,每一个阶段都在稳步推进“让失明患者重见光明”的目标:

  • 2025-2028年:实现实验室环境下的基本功能性视觉;

  • 2030-2035年:完成关键临床试验,获得医疗器械监管批准;

  • 2035年后:逐步推广应用于临床治疗;


从识别一个光点到辨认一个字母,脑机接口视觉修复技术迈出了从0到1的关键一步。前路依然漫长,但科学的每一次突破,都在为终将生活在黑暗中的千万人,点亮一丝微光。小管家将持续关注这一领域的进展,为守护每一份‘看见’的希望。


参考文献


1. 世界卫生组织. (2020). 《世界视力报告》. 日内瓦: WHO Press.

2. National Eye Institute. (2021). Retinitis Pigmentosa Data and Statistics. Bethesda: NIH.

3. 中国食品药品监督管理总局. (2022). 《脑机接口医疗器械技术审查指导原则》. 北京: CFDA.

4. 浙江大学脑机接口团队. (2023). 《基于皮层内微刺激的视觉修复脑机接口临床研究报告》. 杭州: 浙江大学.

5. International Standard Organization. (2017). ISO 14708-3:2017 Implants for surgery — Active implantable medical devices.

6. 《中华眼科杂志》编辑委员会. (2022). 《中国致盲性眼病防治现状与展望》. 北京: 中华医学会.

7. 中国脑计划专项办公室. (2020). 《脑科学与类脑研究重大项目指南》. 北京: 科技部.

8. 工业和信息化部等七部门. (2025). 《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》. 北京: 工业和信息化部.

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