作者：顧凡及

視覺佔據了人類感知信息的八成以上，對失明者而言，重見光明是畢生的期盼。2025年，馬斯克宣稱其腦機接口公司Neuralink推出的視皮層假體「盲視」（Blindsight），將讓盲人恢復視力，甚至實現「超人般」的多波段視覺。他的豪言真的可以實現嗎？

事實上，此前已有多家企業依託不同技術路線研發出多種視覺假體，並恢復了一定的視力。在這場讓盲人復明的「技術競賽」中，各家研發的進展如何？本文將深度拆解各類視覺假體的利弊得失，剝離科幻光環，迴歸科學本質。

人們經常說，「要像愛護眼睛那樣愛護……」，足見視覺在人們心目中的重要性。確實，科學家也估算出我們所接收到的所有感覺信息中，視覺信息要佔到八成。因此對盲人來說，哪怕只是恢復很小一部分視力都是天大的喜事。

現在治療非神經性的致盲，如白內障和角膜變性，都已不再是難事。但是當致盲原因是神經性的時候，如視網膜黃斑變性（AMD），甚至整個眼球受傷，治療依然是很大的挑戰。雖然從生物學層面，研究者已研發出基因療法等創新技術，但是目前基因療法只能減緩病程，難以恢復已損傷的視覺。因此科學家開始探索工程技術路徑，用腦機接口來恢復視覺。

其實，用腦機接口恢復視覺的思想由來已久。早在1967年，英國生理學家布林德利（Giles Brindley）就為一名盲人的視皮層中植入80個鉑電極，通過電刺激使患者產生光感，患者能辨認簡單圖形。這可以說是開了視覺皮層假體的先河。[1]2004年，視覺仿生學公司（Optobionics）報告了首次人體視網膜神經假體的植入試驗結果。[2]不過，其後的進展都不顯著，未能引起多大注意。

最近，視覺假體之所以重新引起人們的極大關注，在筆者看來是出於兩大原因：一是公關奇才馬斯克在其Neuralink公司推出使癱瘓病人重新獲得行動能力的腦機接口「心靈感應」（Telepathy）之後，又宣稱即將推出可望使失明病人獲得「超人視力」的腦機接口「盲視」（Blindsight），吊起了公衆的胃口；二是曾和馬斯克於2016年一起創立Neuralink公司，並曾任該公司總裁的霍達克（Max Hodak）在離開Neuralink公司之後，在2021年創立了一家研發腦機接口的「科學公司」（Science Corporation），該公司推出一款視網膜假體PRIMA（光伏視網膜植入物微陣列[photovoltaic retinal implant microarray]的縮寫），可使黃斑變性導致中心視力受損的患者重獲讀書能力，引起轟動。

本文試圖介紹一下視覺假體，包括視網膜假體（這又分成視網膜上假體、視網膜下假體和脈絡膜上假體三種不同的技術路線）和視皮層假體[3]，並探討這些不同類型的視覺假體的優缺點。

不同視覺假體的安放位置。丨圖源：參考文獻[3]

視網膜假體

視網膜上假體：這種假體包括一個能把光線轉換為電信號的攝像頭，攝像頭和信號發射裝置被裝配在一副太陽鏡的鏡架上，信號被傳送到佩戴在腰帶上的視頻處理器進行處理。處理器按像素的亮度將視頻信號轉換成幅度不同的電脈衝信號，並傳送到眼鏡上的初級天線發射。植入在眼球內的接收器-次級天線無線接收來自體外發射器的電信號，並通過微電纜將信號傳送到視網膜上和玻璃體交界處的電極陣列，同時無線充電。電極陣列產生的電脈衝刺激神經節細胞，也就是視網膜的功能輸出端，使其產生神經脈衝，然後經視神經傳送到大腦相應區域，由此引起視知覺。

2004年美國食品藥物管理局（FDA）批准第二視力（Second Sight）公司的視網膜上假體Argus I進行臨床試驗。這個型號的假體有16根電極，當時科學家只期望盲人裝了它以後能區分明暗，但令人喜出望外的是，一位受試者經過一段時間的訓練之後，甚至可以區分杯子、盤子和刀，對運動也有光感，行走時能避開大的障礙物。2015年，同一受試者在另一隻眼中又植入了有60根電極的該公司第二代產品Argus II。據稱第二代產品在空間分辨率上有所改善。截至2019年底，超過350名患者植入了Argus II設備。

視網膜上假體的一個根本性缺陷是，其刺激部位是視網膜的輸出端。

視網膜本身是一個複雜的神經網絡，但從信息處理的角度，可以簡化為由三層神經元結構組成。最外層是輸入端，約有1.5億個感光細胞，就像圖像接收裝置上的每個感光像素，它們接收的是像素信息，負責將光線轉換為神經信號。中間一層是約1億個雙極細胞，起到中間加工處理的作用。最裏面一層是150萬個神經節細胞，它們連同視網膜中的兩層橫向聯繫的中間細胞做了進一步的信息處理，其軸突匯成視神經，把處理好的信號送進大腦，這也就是視網膜的輸出端。

由於感光細胞和神經節細胞數量上的巨大差異，信息從輸入端到輸出端已被壓縮了大約100倍，信號已經不再是簡單的像素了，而是被轉化成了更抽象的信息。因此在視網膜輸出端直接投射一幅原始圖像，激活的就不是一個一個像素，神經節細胞得不到它在自然視覺情況下經過前面的神經網絡處理後的信息，像素信息對其來說只是一堆「亂碼」，腦把電刺激神經節細胞解釋為某種「光幻視」（零散閃爍的光點），也就是相應於視野某處的光感。雖然神經節細胞和視野之間存在某種拓撲對應關係，並且大腦具有可塑性，患者在經過訓練之後可以看到某種模糊的形狀、區分明暗和行動時避開障礙物，但這遠非自然視覺。

因此，研發此類視網膜假體真正的困難在於：對每個神經節細胞來說，我們不知道其前面的網絡對外界圖像已經做了怎樣的處理，應該用怎樣的刺激模式去刺激它們。如果要想精確地注入信號，就需要針對每個患者進行極其複雜的校準，涉及巨量參數，這在實際操作中很難做到。這一點對視皮層假體來說也存在同樣的困難。

此種視網膜假體的另一個難點是，要設法把電極固定在視網膜表面上。這些電極也可能會刺激遠處神經節細胞的旁路軸突，導致錯誤感知光斑位置或顏色。此外，由於這種設計必然包含護目鏡或頭盔等固定在頭部的外部攝像頭，因此只能使用頭部運動（而非眼球運動）來進行物體的視覺定位；眼球微跳（microsaccades）也無法幫助刷新正在消退的感知。

綜合上述，可以猜測，這些缺點並非能夠通過單純增加電極數克服，再考慮到其投資和回報，它並不成功。在過去24年裏，第二視力公司共投資了3億多美元，但是在開發出第二代產品的七年時間裏，Argus II的銷售總收入不到3200萬美元。公司不得不於2019年5月宣佈，停止Argus II系統的生產。這給植入了Argus II的患者帶來了很大的問題，他們無法再接受設備的維護或更新。如果仿生眼壞了，用戶就會再度失明，而且植入物導致患者不能接受核磁共振成像檢查，並可能導致其他醫療併發症。移除假體是可能的，但這個過程既痛苦又昂貴。從第二視力公司的興衰史來看，走視網膜上假體這條路並不平坦。2019年，第二視力公司轉向視皮層植入物Orion系統的開發和商業化。關於Orion，我們後文再談。

視網膜下假體：這種假體是把光伏器件/電極陣列放置在視網膜下方，替代失去的光感受器，把光信號轉換成電信號刺激雙極細胞，也就是把假體設定在視網膜的功能輸入端。因此，視網膜下假體輸入的像素信號和雙極細胞在自然視覺下接收到的信號是相當類似的，可以「自然」解碼。至於對雙極細胞發出的信號的進一步處理，就留給患者依然保存完整的視覺系統了。

這類假體的優勢是，其陣列在植入後的位置相當於對應的光感受器的位置，定位比較容易，也不用創傷性的固定方法。另外，眼球運動可用於幫助定位物體，微跳可防止圖像消退，並且身體外部沒有植入物的可見部件。然而，這種方式對手術要求更高，而且因為每個像素的傳感器陣列、放大器和電極都需要被壓縮到厚度為100微米的芯片上，這對芯片設計和製造提出了更高的要求。

視網膜下假體的早期代表是德國Retina Implant AG公司的Alpha AMS和法國Pixium公司的PRIMA。在2019年底前，有72名患有色素性視網膜炎的患者植入了Alpha IMS/AMS，5名患有年齡相關性黃斑變性的患者植入了PRIMA設備。植入這些設備的患者能夠定位、區分和識別物體，檢測和區分運動，識別字母並進行有限的閱讀。Alpha AMS恢復的最佳視力達到20/500[註釋1]，PRIMA為20/460。儘管內層視網膜在失明多年後仍然存活，但個體患者實際獲益較難預測，而設備價格又相當高昂（每台設備在10萬歐元範圍內），視網膜下Retina Implant ALPHA AMS已於2019年停產。Pixium公司的PRIMA也遇到財務困境，但被看好它的「科學公司」收購，後者繼續研發並沿用了PRIMA這個名字。

[註釋1]：這是一種視力度量，正常視力為20/20。度量20/X中的分子20表示被試在20英尺處能辨別的最小字母，分母X表示正常被試在距離X英尺處，也能識別待測被試在20英尺處才能辨別的最小字母。因此X越大，被試的視力越差。

PRIMA是一枚僅2毫米×2毫米的微型芯片，其上有378個獨立像素。它被植入到眼球后方、視網膜的下面，手術過程需要80分鐘。患者需要佩戴一副特製眼鏡，眼鏡上裝有一個微型攝像頭和一個紅外光投影儀。攝像頭負責「看」外面的世界，然後投影儀把畫面轉換成紅外光投射進眼睛裏。當紅外光打到芯片上時，芯片就像一塊微型太陽能板一樣吸收光能，這時光轉換成電，通過電極刺激緊貼在它上方的雙極細胞。之所以要轉換成紅外光，是因為這樣可以不干擾殘存感光細胞的功能。這一系統還有一個外帶的信號處理器，能夠處理圖像，提高清晰度和放大圖像。它還具有縮放功能，可以改變植入物上圖像的大小，但會相應影響視野範圍。

PRIMA系統丨圖源：Ophthalmology Science,2024;4

PRIMA芯片植入部位丨圖源：參考文獻[3]

芯片陣列結構圖，左下方六邊形中心為電極，其邊上有三塊光伏器件。丨圖源：參考文獻[3]

霍達克之所以看好PRIMA是因為它植入在視網膜的輸入端，該技術能讓晚期黃斑變性患者恢復視力——不是模糊、隱約的光感，而是「形態視覺」。在已完成的對38名患者的臨床試驗中，科學公司表示80%的患者能夠重新閱讀，每次兩個字母。他們還能打牌、玩填字遊戲。其中一位已經失明十年、無法辨認面孔的患者，在接受植入後，能讀出視力表上的每一行字母。霍達克聲稱：「據我所知，這是首次在盲人患者中明確證明能夠恢復流暢閱讀能力，」他估計每例手術最初費用為20萬美元，只要每月能收治50名患者就能盈利。

他們在英國和歐洲招募了38名60歲及以上的參與者，其中有6人在一年期限前退出。為了測量視力的改善情況，研究人員使用了標準視力表。志願者的起始平均視力為20/450。一年後，留在試驗中的32人能夠比試驗開始時平均多看清視力表上近5行，視力平均提高到20/160。有些參與者甚至能夠利用植入物內置的變焦和放大功能看到20/63的視力（代價是視野更小）。不過，試驗有5人視力完全沒有改善。

PRIMA目前還沒做到完全恢復正常視力，它是黑白的，視野範圍也比較小。但霍達克聲稱：「我確實認為可以接近原生視力水平，也就是正常的20/20視力，我們現在肯定還沒達到，但我看得到未來路徑——能夠加入色彩，填充更大的視野範圍。在未來十年內，我認為這是可能的。關鍵在於，患者看到的不是一堆零散的光點閃爍，而是一個連貫的、有形狀的畫面。」

當然，PRIMA的主要侷限性在於，它只能用於感光細胞壞死的盲人，對於由其後視覺神經系統病變所造成的失明就無能為力了。但是考慮到此類病人已經是一個數量巨大的群體，在筆者看來，這依然是當今最有前途的視覺假體。

國內也有好消息，復旦大學聯合中科院上海技術物理研究所開發出覆蓋可見光至近紅外二區（470-1550nm）的視網膜下假體。假體以碲納米線網絡取代受損的光感受器，其光電轉換效率很高。這一無源人工光感受器無需外部供電，僅憑光線即可自主工作。若臨床轉化成功，患者可無需外加設備，僅靠一次微創且可逆的視網膜下植入，即可重獲可見光視覺，並將感知範圍拓展至紅外波段。

脈絡膜上假體：此類假體通過鞏膜隧道從眼球后部插入電極陣列，並將其定位在脈絡膜上方（因此，它們從一定距離處刺激視網膜輸入層）。[4]

脈絡膜上植入是一種相對簡單且侵入性較小的方法。然而，由於與神經元層距離較遠，必須使用較大且間距較寬的電極，這限制了空間分辨率。像素數少於500個時，有用的視覺性能會急劇下降。

視皮層假體

對視皮層假體的開發其實早於視網膜假體，也就是在大腦視皮層植入電極。如前所述，早在1967年，英國生理學家布林德利就為一名盲人在其視皮層中植入80個鉑電極，排成2維陣列，通電後其中有37個電極刺激使患者產生光感。經過5年以上的觀察，患者能辨認簡單圖形。之後這方面的研究雖然間或也有報道，但是始終進展不大。美國人布萊恩·巴薩德（Brian Bussard）在2016年完全失明，2022年伊利諾伊理工學院的科學家在其腦中植入了25塊微型芯片，每塊芯片上有16個電極。最終他能識別一些簡單圖形，例如從四個不同物件裏選出他想要的盤子，據他自己說，像是看到了「雷達螢幕上的光點」。2023年美國匹茲堡大學的科學家把電極數增加到了1024個，實驗猴經訓練後能識別字母。其他實驗也僅僅使盲人能識別非常簡單的圖形，能在行動時避開障礙物。

現在有多項假體植入早期視覺區和紋外枕葉皮層，誘發具有視網膜對應位置表徵的光幻視。我們且以前文中提到過的Orion系統為例來說明這些研究現在的進展[5]。最初開發Orion系統的第二視力公司，現在成為Vivani Medical公司的一個全資子公司，並更名為Cortigent。

Orion系統配備一個無線供電和控制的植入式脈衝發生器，該發生器連接到一個由60個微電極組成的陣列，用於植入盲人大腦視覺皮層表面。該系統還包括一個佩戴在腰帶上的小型處理單元，可將專用眼鏡中攝像頭捕捉的實時視頻流轉換為無線指令，精確刺激神經元群體，併產生光點，從而提供視覺感知。

2026年1月北美神經調控學會（NANS）年會上，Cortigent公司宣佈了他們迄今為止所取得的進展：

-六名受試者於2018年1月至2019年1月期間接受了植入。研究於2025年3月結束。

-經過使用Orion系統的培訓和體驗後，所有受試者在視覺功能測試中（檢測電腦螢幕上的小方塊以及檢測視野範圍內的運動）均有所改善。

-所有設備在整個研究期間保持功能正常，功能喪失的電極比例低於4%。

-三名受試者在各自完成3年訪視後安全地移除了設備，另有一名受試者在研究結束時安全地移除了設備。

-研究早期發生了一起嚴重不良事件，即癲癇發作。調整刺激模式後，均未再觀察到癲癇發作或其他嚴重不良事件。

這些結果表明Orion皮層刺激系統在6年內具有安全性和可靠性，並且能夠產生對光線和形狀的感知。這種感知通常表現為小光點，通過掃描和重複練習，患者學會解讀周圍環境並執行基本的日常任務，例如找到門口、察覺他人的存在、沿着人行橫道行走或定位一個物體。他們的下一步將是在與美國FDA討論後，計劃一項更大規模的關鍵性臨床試驗，以尋求上市批准。

除了Orion系統之外，還有一些類似的視皮層假體研究，例如蒙納士大學研發的「Gennaris系統」。它有473個或以上的電極，據報道其效果和Orion系統相仿，正在尋求臨床試驗。[6]我國的「明視腦機」也開發了一套視皮層假體系統，據稱可以重建複雜圖形與顏色的視覺；[7]還有報道稱它甚至能重建灰度編碼。[8]但是由於該團隊至今尚未有經同行評審的論文發表，他們如何能解決霍達克所提出的在輸出端刺激所帶來的困難，特別是全盲病人不能給出任何刺激反饋的情況下，以及如何解決不同特徵的綁定，還有待觀察。

從上述最新報道和以往有關其他視皮層假體的報道來看，沒有任何皮層植入設備顯示出比現有視網膜假體設備更明顯的視覺功能改善。當然，視皮層假體也有比視網膜假體強的一個方面，那就是如果整個視網膜甚至眼球都全毀了，那麼視皮層假體雖不理想，也成了除感覺替代之外的唯一選擇。

小結

從以上對視覺假體的分析來看，現在備受關注的馬斯克的腦機接口「盲視」，雖然被馬斯克宣稱為可以「超越普通人的視力」。但這樣的說法是在偷換概念，把能接收可見光之外的電磁波刺激當作超視覺，其實這是視網膜假體，甚至感覺替代裝置早就實現了的。其實，筆者可以預言，他的「盲視」連人的正常視覺都做不到，最多只是比較密集的一堆光幻視的集合，可以粗略地辨認形狀和避開障礙而已，遠遠談不上「超越普通人的視力」。對盲人患者來說真正需要的是「雪中送炭」，而不是「錦上添花」。