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一個意外,腦機接口試驗讓盲人恢復了視力

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一位失明超過3年的65歲盲人,參加腦機接口試驗后能看見東西了,從此可以更穩(wěn)地走路和拿住杯子。

然而,這完全是個意外,試驗原本沒有指望幫助盲人復明。

目前,研究人員還不明確他的視力是如何恢復的,也不知道復明能不能再次發(fā)生在其他人身上。

不過,這個案例帶來了一線微光,預示曾經(jīng)被判定為永久失明或其他功能障礙的人們,也許存在恢復的可能。


腦機接口試驗參與者 | UMH

試驗原本的目標,是讓盲人用大腦直接“看”東西

這個意外,出現(xiàn)在一項開創(chuàng)性的臨床試驗中,相關發(fā)現(xiàn)于2026年2月3日發(fā)布在期刊《大腦通訊》(Brain Communications) 上。

試驗由西班牙的米格爾·埃爾南德斯·德埃爾切大學(Universidad Miguel Hernández de Elche, UMH)和 CIBER 生物工程、生物材料與納米醫(yī)學研究中心(CIBER-BBN)進行,原本目的是評估一種腦機接口能否安全有效地為盲人創(chuàng)造“人造”視覺,而不是幫助恢復自然視力。

連接計算機與大腦的,是一個由100個微電極組成的陣列,邊長4毫米。醫(yī)生通過一次小型開顱手術,把陣列植入?yún)⑴c者的初級視覺皮層,也就是負責處理視覺信息的大腦區(qū)域。


A 猶他電極陣列及比例尺;B 研究人員手持的猶他電極陣列;C 植入部位示意圖 | 參考文獻[1]

這塊方形小“針板”是怎么創(chuàng)造出視覺的呢?比如,盲人面前的屏幕上出現(xiàn)一個字母“O”(如下圖),首先眼鏡上的攝像頭拍下“O”,計算機實時將“O”簡化成由一圈光點組成的低分辨率圖像。

接下來,光點位置等信息被轉換為電刺激指令,并傳輸?shù)綄碾姌O。電極根據(jù)指令向周圍神經(jīng)元放電,神經(jīng)元被激活,讓大腦誤以為接收到了來自眼睛的真實光信號。

每個電極放電時,盲人都會在對應的視野位置“看到”一個明亮的光斑,多個電極同時放電,光斑就拼成了一個圈。最后,經(jīng)過訓練和適應,盲人的大腦學會把這個圈解讀成字母“O”。



左圖-盲人在通過腦機接口閱讀屏幕上的字母;右圖-陣列中激活的電極,和盲人“看到”后畫出的圖像 | 參考文獻[2](經(jīng)編輯)

簡單講就是,計算機在“針板”上拼出什么圖形,盲人眼前就會大致顯現(xiàn)什么圖形。目前,由于電極數(shù)量有限,光點只能拼出一些簡單的形狀,盲人也就只能閱讀超大字母、粗略辨認家具輪廓和桌上物品。

這種人工視覺感知方法,并沒有恢復盲人的自然視力,而是新開辟了一條直通大腦的信息輸入通道。新通道繞過了自然視覺感知的前半部分,也就是眼前景象投影到視網(wǎng)膜,視網(wǎng)膜把光信號轉化為電信號,視神經(jīng)把電信號傳遞到大腦的過程。

全球多個研究團隊都在探索視覺皮層電刺激方法,希望以此恢復嚴重視網(wǎng)膜或視神經(jīng)損傷患者的視覺感知。然而,這種方法距離進入臨床仍然有距離,剩余挑戰(zhàn)包括理解背后的復雜神經(jīng)回路、確定最佳刺激參數(shù)和解決個體差異等。

本試驗原本的目的,正是試圖回答這些問題。


圖:自然視覺通路及視覺皮層電刺激通路 | 參考文獻[3](經(jīng)編輯)

醫(yī)生不相信盲人看見了,但每個姿勢他都說對了

帶著這樣的目標,研究人員為參與者們植入了微電極陣列(截至論文發(fā)布時共有4人參與試驗)。

令研究者驚訝的是,其中一位參與者在手術后兩天,報告看到前方有光亮和影子移動,這是他完全失明后第一次看到東西。為方便敘述,下面將這位參與者簡稱為“A”,這不是論文中的標識代號。

A是一位65歲男性,右眼失明發(fā)生在2018年底,6周后他的左眼也失明了。雙眼失明的原因是一種由供血不足導致的視神經(jīng)病變——非動脈炎性前部缺血性視神經(jīng)病變(Non-arteritic Anterior Ischemic Optic Neuropathy, NAION)。

NAION是一種嚴重的、通常不可逆的疾病。發(fā)作后,少數(shù)患者視力可有所恢復,但一般發(fā)生在幾周內,很少超過2~3個月。而A的視覺恢復,發(fā)生在完全失明后3年零10個月,屬于極其罕見的情況。


NAION是中老年人最常見的急性視神經(jīng)疾病,通常表現(xiàn)為早晨起床時視力突然下降,嚴重時完全失明。危險因素包括年齡50歲以上、男性、高血壓、糖尿病、血脂異常、睡眠呼吸暫停等|圖蟲創(chuàng)意

剛加入試驗時,A分辨不出眼前有沒有光亮,雙側瞳孔散大,右眼對光線無反應,左眼有幾乎看不出的極微小反應。至于視力測試,由于他無法看到屏幕在哪里,幾乎全部無法進行。

A報告能看見的那一天,研究剛開始校準系統(tǒng),進行了一些電刺激,但還沒有讓他“看”視覺訓練圖像。由于研究人員曾經(jīng)觀察到,電極植入視覺皮層后最初幾周,人們可能會“看到”一些不存在的光亮,因此以為再次發(fā)生了這種情況,向A做了解釋。

然而,A堅持說能辨別一些研究人員的動作。于是,一位研究人員在A面前揮動手臂,讓他描述姿勢,沒想到每一次都做對了。


A模仿研究人員的姿勢| 參考文獻[1]

視力提高23倍,腦機接口移除后依然能看見

接下來的幾個月里,試驗按計劃繼續(xù),A每天接受電刺激并進行至少30分鐘的視覺訓練,包括搜索、識別、區(qū)分和/或追蹤各種物體、形狀、字母和數(shù)字,練習難度逐步增加。

A逐漸可以識別形狀和字母,拿取東西時的動作更加平順,四處活動時也更加自信了。雖然視力遠遠不如失明前,但他說,恢復的這部分視力已經(jīng)提高了日常生活能力和信心,也讓自己獲得了更多獨立性。

在A感覺到恢復的同時,視力評估結果也發(fā)生了驚人的改善。對于光與運動基礎評估,他從術前連屏幕都看不到,恢復到了100%正確識別光和運動方向,并且試驗結束后也沒有退步。


光與運動基礎評估(Basic Assessment of Light and Motion, BaLM)中,A在辨別方向| 參考文獻[1]


A在訓練中指認物體位置| 參考文獻[1]

另一項評估,弗萊堡視力對比度測試,也顯示出了視力恢復。A的測試結果在術后持續(xù)改善,當開始電刺激時達到最高水平,雙眼、左眼和右眼的評估結果比術前提高了23倍、19倍和15倍。腦機接口被移除后,視力有所下降,但仍比術前提高了11倍。


弗萊堡視力對比度測試(Freiburg Acuity and Contrast, FrACT)測試結果,最佳視力出現(xiàn)于術后6個月、電刺激開始時 | 參考文獻[1]

除了直接的視力測試,研究還評估了視覺誘發(fā)電位,用以客觀測量外部視覺刺激能否傳達到大腦皮層,也就是大腦知不知道眼睛正在看東西。

術前,電信號幾乎檢測不到,反映了A嚴重的視覺通路損傷。然而幾個月內,電信號逐漸重新出現(xiàn)并增強,確認了真實可測量的恢復。

這些測試結果的改善,與A重新獲得的生活能力相匹配。



A左眼的視覺誘發(fā)電位(Visual evoked potentials, VEPs)測試結果| 參考文獻[1]

目前僅此一例,但大腦恢復潛能的邊界已被突破

A的自然視力得到了顯著而且長期的改善,但加入同一項試驗的另外三位參與者沒有這么幸運。

對于僅此一例的視力改善,研究人員還不明確其背后的根本機制。一種假說是,電極陣列的植入與視覺皮層的電刺激,產(chǎn)生了類似神經(jīng)營養(yǎng)因子的作用,改善了視覺信息處理功能。由于腦機接口移除后改善仍存在,所以恢復不是來自電刺激的直接影響,而是持久的神經(jīng)適應。

這一見解可能為設計康復方法提供新方向,經(jīng)顱電刺激或經(jīng)顱磁刺激等非侵入性腦刺激技術,有希望幫助視網(wǎng)膜或視神經(jīng)疾病患者保留或恢復視力,甚至幫助其他類型神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者康復。刺激技術不僅限于替代,更是修復。

研究人員還認為,視覺訓練和A的高度努力,也許顯著促進了視力的部分恢復。高強度訓練和電刺激,可能有助于增強部分受損視覺通路的功能,使結構和功能的重組超越原本的恢復極限。

無論支撐視力改善的是哪些機制,改善本身都挑戰(zhàn)了醫(yī)學界長期以來的一個假設:完全視神經(jīng)損傷后,視力將永久性喪失。A的經(jīng)歷表明,在失明數(shù)年后,部分恢復視覺功能仍然是有可能的。

盡管這一案例展示出視力恢復的希望,研究人員提醒,恢復僅出現(xiàn)在一位參與者身上,A獨特的個體特征可能是重要的促成因素,比如失明病因、持續(xù)時間和病理情況等。還需要未來的研究判斷,這是孤立事件,還是可以重復出現(xiàn)在其他患者身上的現(xiàn)象。并且,面對不同特征的患者,刺激參數(shù)仍需進一步研究來優(yōu)化。

正是因為人與人之間存在差異,相同治療會帶來不同結果,研究人員特別感謝了A和所有其他參與者,“沒有人參與試驗是為了重新看見,而是深知,自己的貢獻有助于推動人類理解視覺相關的復雜神經(jīng)對話”。


腦機接口試驗參與者 | UMH

參考文獻

[1]Arantxa Alfaro, Leili Soo, Dorota Waclawczyk, Roberto Morollón, Fabrizio Grani, Eduardo Fernandez, The unexpected sight: improvement of visual function following intracortical microstimulation of the human occipital cortex, Brain Communications, Volume 8, Issue 1, 2026, fcaf504.

[2]Fernández E, Alfaro A, Soto-Sánchez C, Gonzalez-Lopez P, Lozano AM, Pe?a S, Grima MD, Rodil A, Gómez B, Chen X, Roelfsema PR, Rolston JD, Davis TS, Normann RA. Visual percepts evoked with an intracortical 96-channel microelectrode array inserted in human occipital cortex. J Clin Invest. 2021 Dec 1;131(23):e151331.

[3]de Ruyter van Steveninck J, Gü?lü U, van Wezel R, van Gerven M. End-to-end optimization of prosthetic vision. J Vis. 2022 Feb 1;22(2):20.

[4]https://medicalxpress.com/news/2026-02-unexpected-partial-recovery-natural-vision.html

[5]https://bioengineer.org/intracortical-microstimulation-leads-to-surprising-partial-restoration-of-natural-vision-in-blind-patient/

[6]https://www.eurekalert.org/news-releases/1114969

作者:代天醫(yī)

編輯:odette

封面圖來源:UMH


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