中國科學報記者 沈春蕾

　　未來，盲人朋友能夠感知前方障礙物的輪廓，判斷門框的位置，避開腳下的臺階；能夠“看到”并拿起桌上的水杯，感知家人的大致方位；能夠“看到”人行橫道的條紋，自信地走出家門……這是明視腦機創始人、中國科學院自動化研究所副研究員劉冰腦海中經常浮現的畫面。

　　近日，明視腦機宣布在全球范圍內首次實現復雜圖形與顏色的視覺重建。劉冰解釋道，對于長期生活在黑暗中的人而言，特別是曾經有過正常視覺而因后天因素導致的失明患者，這種“像素級”視覺的恢復是從“無”到“有”的質變，是看到光明的希望。

　　“該研究正處于研究者發起的臨床試驗(IIT)階段，這也是正式醫療器械注冊臨床試驗前的關鍵步驟。”劉冰告訴《中國科學報》，“我們計劃在2026年完成注冊型檢，在2028年進入針對盲人患者的注冊臨床試驗階段，爭取早日惠及盲人群體。”

　　挑戰“視覺重建”

　　當前，腦機接口技術有著眾多應用場景，如運動控制、意念打字、治療抑郁癥等。明視腦機團隊卻選擇了視覺重建這塊難“啃”的硬骨頭，因為視覺重建被視為腦機接口領域的“珠穆朗瑪峰”。

　　據悉，全球有超過4000萬盲人群體，其中相當比例的群體因視網膜色素變性、青光眼、視神經損傷等疾病導致傳統治療手段失效。

　　“與運動控制等特定病癥相比，視覺缺失對生活質量的影響更為全面，且視覺皮層作為信息處理的最終通路，其干預效果具有更廣泛的適用性。”劉冰指出，這意味著一旦在視覺重建領域取得突破，將能惠及不同病因致盲的盲人群體。

　　“在當前全球腦機接口競爭格局中，大部分技術路徑還停留在信號采集、解碼等應用。”劉冰認為，視覺重建領域需要的不只是“解碼”，還需要“刺激”，把信息編碼后進行刺激，并做功能重建。

　　研究發現，視覺系統具有明確的拓撲映射規律，為腦機接口的編碼策略提供了清晰的理論基礎。與其他腦功能相比，視覺皮層的空間對應關系更為直接和明確，這為精準刺激和信號解碼創造了有利條件。

　　明視腦機最新的研究對象是一位因枕葉癲癇而需要進行臨床手術的患者。在其治療性電極植入后的窗口期內，團隊同步進行了IIT研究。

　　“患者本身并非全盲，其視覺通路基本完好。這為我們提供了一個獨一無二的窗口。”劉冰介紹，“我們可以在刺激其視覺皮層后，讓他將自己感知到的‘人工視覺’與真實的視覺體驗進行直接、準確的對照和描述。這是獲得高質量、可驗證數據的關鍵。”

　　在研究過程中，研究人員會蒙住患者的雙眼，確保其所有視覺感知完全來自電刺激。“當他報告‘看到’了特定顏色、特定形狀的光點或圖形，并且這些描述與刺激的參數高度一致時，代表我們成功地‘寫入’了有意義的視覺信息。”劉冰提到，這位患者為他們驗證編碼模型的準確性提供了無可替代的反饋。

　　一套精密的“生物相機”

　　“對于盲人朋友來說，失明就好比是相機的某個關鍵部件壞了。”劉冰把人類視覺系統比作一套精密的“生物相機”。

　　其中，眼球相當于相機鏡頭組，負責采集光線、對焦；視網膜相當于相機的圖像傳感器，負責將光信號轉換成電信號；視神經相當于連接相機和電腦的數據線，負責把電信號從眼睛傳輸出去；大腦視覺皮層相當于處理圖像的超級電腦主機，負責接收信號并最終讓人“看到”圖像。

　　“假如視網膜色素變性，感光細胞死亡，就好比相機傳感器失效，再好的鏡頭也沒用；青光眼或視神經損傷，就像數據線被剪斷了，傳感器信號再好，也傳不到電腦里。”劉冰說，“既然鏡頭或數據線修起來太困難，甚至無法修復，那我們就繞過它們，直接和最終的電腦主機——大腦視覺皮層對話，并開發出一套人工視覺系統。”

　　明視腦機開發人工視覺系統第一步工作是“拍照”，用外部攝像頭代替眼睛。患者會佩戴一副看起來很像普通眼鏡的智能眼鏡，鏡框上集成了一個微型攝像頭。劉冰介紹，這副眼鏡充當了眼睛的角色，負責替患者觀看前方的世界。

　　第二步工作是“翻譯”，把圖像翻譯成大腦能懂的語言。攝像頭拍到的畫面會立刻發送到一個隨身攜帶的、手機大小的視頻處理單元，這也是整個系統的“智能大腦”。劉冰解釋道，“智能大腦”就像一位高超的翻譯官，可以瞬間識別出圖像中最關鍵的信息，比如桌子邊緣、杯子輪廓、門口位置，然后將這些信息翻譯成一套精確的指令并告訴大腦。

　　第三步工作是“顯像”，直接向大腦寫入圖像。這時，前面翻譯好的指令會通過無線信號穿過頭皮，發送到植入在大腦視覺皮層表面的柔軟且分布著微小觸點的電極陣列。不同觸點再根據指令，用極其微弱的電流，精準地刺激特定位置的視覺皮層神經元，讓患者“看到”一個個光點。通過控制不同電極的開關，這些光點就能組合成簡單的形狀、輪廓，甚至不同的顏色。

　　劉冰指出：“從‘光點’到‘顏色圖形’，是視覺重建技術一項質的飛躍。我們證明了，腦機接口在視覺皮層重建有意義的視覺信息是可行的。下一步，我們將全力推進技術的臨床轉化。”

　　用創業來完成夙愿

　　談及為什么要創辦明視腦機，劉冰告訴《中國科學報》：“既是‘初心使然’，也是‘使命驅動’。”

　　明視腦機首席科學家張立是劉冰在中國科學院生物物理研究所讀博時的同學，后來他倆在海外不同實驗室做博士后研究——劉冰在美國加州大學伯克利分校和杜克大學進行植入式腦機接口方面的研究，張立在美國索爾克研究所開展靈長類視覺系統的結構和功能、視覺信息的神經信號編解碼研究。

　　“我們雖然接觸的是腦機接口領域的不同研究方向，但都希望利用各自掌握的技術知識，去解決單一學科無法解決的重大臨床問題。”在劉冰看來，“明視腦機的初創成員在海外相識多年，然后又抱著科技報國的初心和使命感陸續回國，用創業來完成這個夙愿也是必然的選擇。”

　　張立則告訴記者：“我們希望通過創業，做出能真正改變患者生活的產品，并且遵循醫療產品開發的客觀規律，滿足安全性、有效性和可及性的要求。”

　　2023年，劉冰回國加入中國科學院自動化研究所。2024年，劉冰和張立等一群“海歸”創辦了明視腦機。

　　“在現階段，我們更像一個專科醫生，希望為盲人重建視覺。”劉冰說，“對于失明患者而言，一個能夠安全、可靠地提供基礎視覺功能、幫助他們獨立生活的系統，其現實意義更為重大。我們選擇了一條臨床轉化路徑更清晰、風險更可控的道路。”

　　“不用傳統的硬質材料，我們采用了超薄柔軟的電極，讓它能溫和地貼合在大腦表面，最大限度地減少對腦組織的刺激和損傷。”張立解釋道，“我們的首要原則就是安全，只有大腦和植入體能夠長期‘和平共處’，這項技術才能真正造福患者。”

　　任何植入式醫療技術，如心臟起搏器、人工耳蝸，都經歷了從讓人疑慮到被廣泛接受的過程。明視腦機創始團隊希望通過柔性材料、微創手術方案和長期生物相容性測試，既考慮到最終手術成本，又能降低未來臨床應用的門檻。

　　當前，明視腦機已經在北京和上海與相關醫院合作，籌備腦機接口視覺重建臨床醫學研究中心。“未來，腦機接口技術一定會向更微創，甚至非侵入式的方向演進，但現階段，對于實現有意義的視覺功能而言，皮層植入是經過科學驗證的最有效路徑。”劉冰告訴記者，“我們會穩步推進技術落地轉化，通過可靠、安全的數據和臨床效果建立醫患信任。”