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[数码讨论]一个意外,脑机接口试验让盲人恢复了视力 [复制链接]

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— 本帖被 兵马大元帅 执行加亮操作(2026-02-12) —

一位失明超过3年的65岁盲人,参加脑机接口试验后能看见东西了,从此可以更稳地走路和拿住杯子。

然而,这完全是个意外,试验原本没有指望帮助盲人复明。

目前,研究人员还不明确他的视力是如何恢复的,也不知道复明能不能再次发生在其他人身上。

不过,这个案例带来了一线微光,预示曾经被判定为永久失明或其他功能障碍的人们,也许存在恢复的可能。

脑机接口试验参与者 | UMH

试验原本的目标,是让盲人用大脑直接“看”东西

这个意外,出现在一项开创性的临床试验中,相关发现于2026年2月3日发布在期刊《大脑通讯》(Brain Communications) 上。

试验由西班牙的米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学(Universidad Miguel Hernández de Elche, UMH)和 CIBER 生物工程、生物材料与纳米医学研究中心(CIBER-BBN)进行,原本目的是评估一种脑机接口能否安全有效地为盲人创造“人造”视觉,而不是帮助恢复自然视力。

连接计算机与大脑的,是一个由100个微电极组成的阵列,边长4毫米。医生通过一次小型开颅手术,把阵列植入参与者的初级视觉皮层,也就是负责处理视觉信息的大脑区域。

A 犹他电极阵列及比例尺;B 研究人员手持的犹他电极阵列;C 植入部位示意图 | 参考文献[1]

这块方形小“针板”是怎么创造出视觉的呢?比如,盲人面前的屏幕上出现一个字母“O”(如下图),首先眼镜上的摄像头拍下“O”,计算机实时将“O”简化成由一圈光点组成的低分辨率图像。

接下来,光点位置等信息被转换为电刺激指令,并传输到对应的电极。电极根据指令向周围神经元放电,神经元被激活,让大脑误以为接收到了来自眼睛的真实光信号。

每个电极放电时,盲人都会在对应的视野位置“看到”一个明亮的光斑,多个电极同时放电,光斑就拼成了一个圈。最后,经过训练和适应,盲人的大脑学会把这个圈解读成字母“O”。

左图-盲人在通过脑机接口阅读屏幕上的字母;右图-阵列中激活的电极,和盲人“看到”后画出的图像 | 参考文献[2](经编辑)

简单讲就是,计算机在“针板”上拼出什么图形,盲人眼前就会大致显现什么图形。目前,由于电极数量有限,光点只能拼出一些简单的形状,盲人也就只能阅读超大字母、粗略辨认家具轮廓和桌上物品。

这种人工视觉感知方法,并没有恢复盲人的自然视力,而是新开辟了一条直通大脑的信息输入通道。新通道绕过了自然视觉感知的前半部分,也就是眼前景象投影到视网膜,视网膜把光信号转化为电信号,视神经把电信号传递到大脑的过程。

全球多个研究团队都在探索视觉皮层电刺激方法,希望以此恢复严重视网膜或视神经损伤患者的视觉感知。然而,这种方法距离进入临床仍然有距离,剩余挑战包括理解背后的复杂神经回路、确定最佳刺激参数和解决个体差异等。

本试验原本的目的,正是试图回答这些问题。

图:自然视觉通路及视觉皮层电刺激通路 | 参考文献[3](经编辑)

医生不相信盲人看见了,但每个姿势他都说对了

带着这样的目标,研究人员为参与者们植入了微电极阵列(截至论文发布时共有4人参与试验)。

令研究者惊讶的是,其中一位参与者在手术后两天,报告看到前方有光亮和影子移动,这是他完全失明后第一次看到东西。为方便叙述,下面将这位参与者简称为“A”,这不是论文中的标识代号。

A是一位65岁男性,右眼失明发生在2018年底,6周后他的左眼也失明了。双眼失明的原因是一种由供血不足导致的视神经病变——非动脉炎性前部缺血性视神经病变(Non-arteritic Anterior Ischemic Optic Neuropathy, NAION)。

NAION是一种严重的、通常不可逆的疾病。发作后,少数患者视力可有所恢复,但一般发生在几周内,很少超过2~3个月。而A的视觉恢复,发生在完全失明后3年零10个月,属于极其罕见的情况。

NAION是中老年人最常见的急性视神经疾病,通常表现为早晨起床时视力突然下降,严重时完全失明。危险因素包括年龄50岁以上、男性、高血压、糖尿病、血脂异常、睡眠呼吸暂停等|图虫创意

刚加入试验时,A分辨不出眼前有没有光亮,双侧瞳孔散大,右眼对光线无反应,左眼有几乎看不出的极微小反应。至于视力测试,由于他无法看到屏幕在哪里,几乎全部无法进行。

A报告能看见的那一天,研究刚开始校准系统,进行了一些电刺激,但还没有让他“看”视觉训练图像。由于研究人员曾经观察到,电极植入视觉皮层后最初几周,人们可能会“看到”一些不存在的光亮,因此以为再次发生了这种情况,向A做了解释。

然而,A坚持说能辨别一些研究人员的动作。于是,一位研究人员在A面前挥动手臂,让他描述姿势,没想到每一次都做对了。

A模仿研究人员的姿势| 参考文献[1]

视力提高23倍,脑机接口移除后依然能看见

光与运动基础评估(Basic Assessment of Light and Motion, BaLM)中,A在辨别方向| 参考文献[1]

A在训练中指认物体位置| 参考文献[1]

另一项评估,弗莱堡视力对比度测试,也显示出了视力恢复。A的测试结果在术后持续改善,当开始电刺激时达到最高水平,双眼、左眼和右眼的评估结果比术前提高了23倍、19倍和15倍。脑机接口被移除后,视力有所下降,但仍比术前提高了11倍。

弗莱堡视力对比度测试(Freiburg Acuity and Contrast, FrACT)测试结果,最佳视力出现于术后6个月、电刺激开始时 | 参考文献[1]

除了直接的视力测试,研究还评估了视觉诱发电位,用以客观测量外部视觉刺激能否传达到大脑皮层,也就是大脑知不知道眼睛正在看东西。

术前,电信号几乎检测不到,反映了A严重的视觉通路损伤。然而几个月内,电信号逐渐重新出现并增强,确认了真实可测量的恢复。

这些测试结果的改善,与A重新获得的生活能力相匹配。

A左眼的视觉诱发电位(Visual evoked potentials, VEPs)测试结果| 参考文献[1]

目前仅此一例,但大脑恢复潜能的边界已被突破

A的自然视力得到了显著而且长期的改善,但加入同一项试验的另外三位参与者没有这么幸运。

对于仅此一例的视力改善,研究人员还不明确其背后的根本机制。一种假说是,电极阵列的植入与视觉皮层的电刺激,产生了类似神经营养因子的作用,改善了视觉信息处理功能。由于脑机接口移除后改善仍存在,所以恢复不是来自电刺激的直接影响,而是持久的神经适应。

这一见解可能为设计康复方法提供新方向,经颅电刺激或经颅磁刺激等非侵入性脑刺激技术,有希望帮助视网膜或视神经疾病患者保留或恢复视力,甚至帮助其他类型神经系统疾病患者康复。刺激技术不仅限于替代,更是修复。

研究人员还认为,视觉训练和A的高度努力,也许显著促进了视力的部分恢复。高强度训练和电刺激,可能有助于增强部分受损视觉通路的功能,使结构和功能的重组超越原本的恢复极限。

无论支撑视力改善的是哪些机制,改善本身都挑战了医学界长期以来的一个假设:完全视神经损伤后,视力将永久性丧失。A的经历表明,在失明数年后,部分恢复视觉功能仍然是有可能的。

尽管这一案例展示出视力恢复的希望,研究人员提醒,恢复仅出现在一位参与者身上,A独特的个体特征可能是重要的促成因素,比如失明病因、持续时间和病理情况等。还需要未来的研究判断,这是孤立事件,还是可以重复出现在其他患者身上的现象。并且,面对不同特征的患者,刺激参数仍需进一步研究来优化。

正是因为人与人之间存在差异,相同治疗会带来不同结果,研究人员特别感谢了A和所有其他参与者,“没有人参与试验是为了重新看见,而是深知,自己的贡献有助于推动人类理解视觉相关的复杂神经对话”。

脑机接口试验参与者 | UMH

参考文献

[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.

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只看该作者 沙发  发表于: 02-11
与上述脑机接口试验相关的图片信息整理如下:
脑机接口设备相关图片
图片2
内容:由三部分组成。A部分展示了一个边长4毫米、带有比例尺(2mm)的犹他电极阵列;B部分是研究人员手持犹他电极阵列;C部分是植入部位示意图,大脑后部区域有黄色、橙色、红色标注,并有V2、V1标识。
关联:该图片直接展示了脑机接口试验中使用的关键设备——犹他电极阵列及其植入部位示意图,与试验中“连接计算机与大脑的是一个由100个微电极组成的阵列,边长4毫米。医生通过一次小型开颅手术,把阵列植入参与者的初级视觉皮层”的描述相契合。
脑机接口试验操作相关图片
图片1
内容:一位穿着浅色条纹衬衫的男子站在厨房的桌子旁,桌上有一个苹果放在盘子里、一个带柄白色杯子置于碟子上,男子戴着眼镜,眼镜连着线,面前有一台打开的笔记本电脑,屏幕显示着画面,背景墙上有两个屏幕分别显示着桌面上的物品以及男子手部动作的画面。
关联:图片中男子眼镜连着线,面前有电脑,可能在进行与脑机接口相关的操作或试验,与脑机接口试验中通过设备连接大脑与计算机进行信息传输的场景有一定的相似性,都涉及到外部设备与大脑或视觉相关的交互。
图片10
内容:一位穿着红色上衣的男士双手扶着眼镜,他头上连接着设备,后方有一位穿着浅蓝色衬衫的男士正在操作设备。
关联:图片中男士头上连接设备,后方有人操作设备,与脑机接口试验中医生为参与者植入设备并进行相关操作调试的场景类似,体现了试验过程中设备的连接与操作环节。
脑机接口试验视觉呈现相关图片
图片3
内容:展示了一位头发灰白的人,其头部后侧连接着设备,设备上有电线,此人戴着眼镜,正看向电脑屏幕,屏幕显示一个黑色字母“O”。
关联:与脑机接口试验中盲人通过设备看到字母“O”的场景相关,体现了试验中计算机将图像信息转化为电刺激指令,让大脑“看到”图像的过程,图片中屏幕显示的字母“O”是视觉呈现的一种形式。
图片4
内容:有一个字母“O”,字母下方有一个圆圈,圆圈上方有两个同心圆,圆内标有“2°”“0°”,右上角有一个由多个小方格组成的阵列,其中部分方格为蓝色。
关联:可能与脑机接口试验中计算机对图像的处理和呈现有关,字母“O”以及相关的图形元素可能是计算机简化图像后的一种呈现方式,用于后续转化为电刺激指令传输给大脑。
脑机接口试验原理示意图相关图片
图片5
内容:展示了一个示意图,左侧有一个字母“i”的图案,下方有一个由光点组成的“i”图案;右侧有一个字母“i”的图案;中间是一个人头部侧面示意图,标注有“视觉皮层”“视神经”“视网膜”,头部后方有“电极”,旁边有箭头指向视觉皮层,还有“摄像头”,箭头从摄像头指向视网膜和计算机,计算机有箭头指向电极。
关联:该图片详细展示了脑机接口试验创造视觉的原理,包括摄像头拍摄图像、计算机处理图像、电极将电刺激指令传输到视觉皮层等过程,与试验中通过脑机接口为盲人创造“人造”视觉的原理描述一致。
脑机接口试验结果相关图片
图片7
内容:是弗莱堡视力对比度测试(Freiburg Acuity and Contrast, FrACT)测试结果折线图,横轴为时间(Before、1m、2m、3m、4m、5m、6m、2m(f/u)、6m(f/u)、18m(f/u) ),纵轴为测试结果,有代表右眼、左眼、双眼的三条折线,最佳视力出现于术后6个月、电刺激开始时,双眼、左眼和右眼的评估结果比术前分别提高了23倍、19倍和15倍,脑机接口被移除后(f/u阶段),双眼、左眼、右眼仍比术前提高了11倍、10倍、4倍。
关联:直接呈现了脑机接口试验中参与者的视力测试结果,反映了试验对参与者视力的改善情况,与试验中“弗莱堡视力对比度测试,也显示出了视力恢复。A的测试结果在术后持续改善,当开始电刺激时达到最高水平,双眼、左眼和右眼的评估结果比术前提高了23倍、19倍和15倍。脑机接口被移除后,视力有所下降,但仍比术前提高了11倍”的描述一致。
图片8
内容:是一张图表,纵轴为“VEP延迟”,横轴标有N1、P1、N2,有不同颜色的折线,图例标注为5个月、2个月、6个月随访、对照组,n[C]=5,n[P]=1。
关联:可能与脑机接口试验中视觉诱发电位(Visual evoked potentials, VEPs)测试相关,用于客观测量外部视觉刺激能否传达到大脑皮层,反映了试验对参与者视觉通路功能的评估情况。
图片9
内容:图表中有两条折线,横轴标注有“P1 - N1”“P1 - N2”,纵轴标注有“潜伏期/ms”,图例有“Before”“2 months”“6 months flu”“Controls”,折线旁有“n(C)=5”“n(P)=1”的标注。
关联:同样可能与视觉诱发电位测试相关,通过折线图展示了不同时间点和不同组别的潜伏期情况,反映了试验对参与者视觉功能变化的监测结果。
其他人物场景相关图片
图片6
内容:有两位人物,左侧人物戴着黑色墨镜,穿着浅色衬衫;右侧人物穿着白色医生外套,内搭蓝色衣物,脖子上挂着听诊器。两人一起看着桌上的书。
关联:图片中右侧人物穿着医生外套,可能与脑机接口试验中的研究人员角色相关,整体场景虽然与试验直接操作关联不大,但体现了医疗相关的场景氛围。

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只看该作者 板凳  发表于: 02-11
这次视力恢复是意外现象,并非脑机接口原本设计目标,但为永久性失明患者带来了前所未有的神经可塑性希望。

🔍 起因
一项本意为构建“人工视觉”的脑机接口试验,意外促成了盲人自然视力的部分恢复。该试验由西班牙米格尔·埃尔南德斯大学与CIBER-BBN研究中心联合开展,旨在通过植入电极阵列,绕过受损眼睛,在大脑视觉皮层直接生成光斑感知(即人造视觉)1。

参与者A是一名65岁男性,因双侧视神经严重损伤已完全失明三年以上,术前几乎无法感知任何光线。研究人员在其初级视觉皮层植入了一个含100个微电极的4毫米阵列,用于接收外部摄像头转化的电信号并刺激大脑1。

📊 意外发现与关键变化
维度    试验原目标    实际发生的意外结果
功能机制    创建人工视觉通道(绕过眼睛)    自然视觉通路部分恢复
视力状态    完全失明,无光感    可见光影移动,能识别动作姿势
改善持续性    需依赖设备持续刺激    移除设备后改善仍存在
神经机制    主动触发光幻视(phosphene)    视觉诱发电位显著增强,表明大脑重新接收到眼部信号1
普适性    设计用于多人通用方案    目前仅一人出现此效果
手术两天后,A报告看到了前方的光亮和影子移动——这在术前是不可能的。更令人震惊的是,即使在系统尚未正式开启视觉训练时,他也能准确描述研究人员的动作姿态1。术后评估显示,他的视觉功能提升了23倍,且这种改善在他后来移除脑机接口设备后依然保持1。

💡 可能解释与科学启示
尽管尚无定论,研究团队提出一种假说:电极植入及早期电刺激可能起到了类似“神经营养因子”的作用,激活了残存的视觉神经通路,引发了持久的神经适应1。这也挑战了医学界长期认为“视神经完全损伤=永久失明”的假设1。

此外,参与者的高度专注与视觉训练也可能促进了大脑重组,加速了恢复过程。这一案例提示,未来或可通过非侵入性手段(如经颅磁刺激)模拟类似效应,帮助更多神经系统损伤患者康复1。

✅ 建议
虽然目前这只是孤例,但它打开了新的研究方向:

应加强对植入后短期神经反应的监测;
探索低强度电刺激作为视神经疾病早期干预手段;
结合功能性康复训练,最大化潜在恢复机会。
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