大家好，我是康复哥。

视觉障碍是重要的全球公共卫生问题。终末期外层视网膜疾病、视神经损伤等导致的不可逆失明，仍难以通过常规治疗恢复。脑机接口（BCI）通过在大脑与外部设备之间建立直接通信通路，正在成为眼科诊断、功能评估和人工视觉重建的重要交叉技术。

在诊断与评估方面，BCI 可借助稳态视觉诱发电位、功能性近红外光谱和功能磁共振等神经信号，为视觉疾病及视觉通路完整性提供客观、量化的评价。在治疗方面，视网膜假体和视觉皮层假体已在部分视觉重建上取得进展，非侵入式 BCI 相关康复也受到关注。不过，信号采集、编码解码、电极阵列、无线传输、植入并发症、设备成本，以及法规与伦理等问题，仍阻碍大规模临床应用。

为什么眼科需要脑机接口？

视觉是人类获取外界信息的主要通道。完整的视觉输入依赖视网膜感光细胞、视神经和视觉皮层等结构协同工作。一旦这些环节发生不可逆损伤，就可能造成永久性视力丧失。例如，视网膜色素变性和年龄相关性黄斑变性在晚期会造成感光细胞及视网膜色素上皮进行性退化；终末期青光眼或外伤性视神经病变则会破坏视觉信号向大脑的传递。

世界卫生组织相关估计显示，2020 年全球约有 4330 万盲人，到 2050 年可能增至 6100 万。常规药物和手术对晚期病例作用有限；基因治疗、光遗传学和干细胞治疗仍处于早期临床验证阶段。BCI 的独特价值在于：它既可以“读出”视觉刺激诱发的神经反应，用于客观评估；也可以“写入”电刺激信号，在视觉通路的不同节点重建部分视觉。

诊断与评估：从主观检查走向客观神经指标

BCI 诊断范式通过量化视觉刺激后的神经反应，评估视觉通路的完整性。侵入式信号空间与时间分辨率更高，但伴随手术风险；非侵入式方法更安全、更易推广，却更依赖信号质量和解码算法。

1. 稳态视觉诱发电位（SSVEP）

当视觉刺激以固定频率闪烁时，视觉皮层会产生同频的周期性脑电反应。传统方法常用典型相关分析和任务相关成分分析进行特征提取，近年来又引入张量特征融合与空间-频率双分支深度学习模型，以提高识别性能。

SSVEP 已用于青光眼筛查、视力评估、色觉和对比敏感度测量。便携式多焦 SSVEP 设备 nGoggle 在青光眼筛查研究中的受试者工作特征曲线下面积达到 0.924；基于 SSVEP 的视力范式可在约 2 分钟内估计单眼视力，尤其适合难以可靠完成主观视力检查的人群。其优势是信息传输率高、指令选项多、训练需求低；局限是依赖外源视觉刺激，长时间注视容易疲劳。

2. 功能性近红外光谱（fNIRS）

fNIRS 通过近红外光吸收变化测量皮层氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白浓度，间接反映神经活动。它具有便携、安全和更接近日常场景的优势。先导研究发现，青光眼患者接受视觉刺激后枕叶皮层活动明显减弱，而且减弱程度与视网膜神经纤维层厚度和视野缺损严重程度相关。

fNIRS 还可与 EEG 联合，实时观察脑网络变化，用于评估视觉训练效果及研究神经机制。需要注意的是，头发密度和颜色、皮肤色素等都会影响光吸收与散射，因此未来需要更高灵敏度设备、标准化流程和更具代表性的受试者队列。

3. 功能磁共振成像（fMRI）

fMRI 主要利用血氧水平依赖（BOLD）效应进行全脑动态成像。视网膜拓扑映射可显示与萎缩视网膜区域对应的无反应皮层，也可用于从皮层层面客观监测新生血管性黄斑变性的治疗效果。对于弱视、青光眼和黄斑变性，fMRI 还能揭示视觉皮层与其他脑区之间的代偿性重组。

其优势是空间分辨率高、覆盖全脑；不足在于时间分辨率有限、易受运动和生理伪影影响，设备与运营成本也限制了常规临床使用。未来可通过眼动追踪辅助伪影校正、眼科专用设备和 EEG/fNIRS 多模态融合，提高早期评估与个体化治疗能力。

4. 皮层脑电图（ECoG）

ECoG 从大脑皮层表面直接记录局部场电位，减少颅骨和头皮对信号的衰减。视觉研究发现，110-140 Hz 的宽带伽马活动可以区分刺激类型和颜色，为色觉障碍诊断提供潜在线索。由于需要直接接触皮层，ECoG 目前更适合术中定位、高阶诊断和闭环视觉假体研发，而不适合常规门诊筛查。

植入式视觉假体：在视觉通路上“写入”信息

植入式视觉假体通过电极与神经组织建立直接接口，在视网膜、视神经或视觉皮层等不同节点施加电刺激，从而产生光幻视并尝试重建可用视觉。当前研究重点主要集中在视网膜假体和视觉皮层假体。

1. 视网膜假体

视网膜假体按电极阵列位置可分为视网膜表面、视网膜下和脉络膜上腔三类。视网膜表面假体直接刺激视网膜神经节细胞；视网膜下假体替代退化的感光细胞，主要刺激双极细胞，并利用残余视网膜回路继续处理信号；脉络膜上腔假体位于脉络膜与巩膜之间，可减少玻璃体视网膜手术操作。

视网膜表面假体：从 Argus II 到高密度柔性阵列

Argus II 是最具代表性的视网膜表面假体，采用眼镜摄像头、外部处理单元、无线接收线圈和 60 通道电极阵列，全球约有 400 名患者接受植入。研究显示，它可改善目标定位、行走等功能性任务，部分获益可维持 5 年；长期使用还可能增强初级视觉皮层和外侧膝状体反应，提示成年视觉系统仍具有可塑性。

但真实世界长期使用体验并不理想：部分患者因视觉质量差、认知负担大而停用；并发症包括结膜侵蚀、视网膜纤维化、视网膜脱离、设备故障和移位。平台在 2019 年因财务问题停止，进一步凸显植入设备长期支持和晚期并发症管理的重要性。新一代系统通过提高电极数量、改善阵列曲率、采用柔性电极和先进生物材料，试图降低刺激阈值和机械损伤。

图 1｜视网膜假体的三类植入位置：视网膜表面、视网膜下和脉络膜上腔

图片来源：Zhou J. et al., AOPR (2026)，原文 Fig. 1，CC BY 4.0视网膜下假体：PRIMA 的临床推进

PRIMA 系统包含 378 个六边形光伏像素，将眼镜投射的 880 nm 脉冲近红外光转换为局部电流。地理萎缩患者可同时感知人工中央视觉与自然周边视觉。3 名患者 4 年随访的平均视力约为 1.39 logMAR；在 38 人、12 个月的多中心研究中，81% 的参与者视力改善达到临床意义（至少 0.2 logMAR），平均改善 0.51 logMAR，84% 能在家中借助系统阅读字母、数字或单词。

PRIMA 的新一代芯片正把像素从 100 μm 缩小到 22 μm，理论上可将视力从约 20/420 提升至 20/80。与此同时，碲纳米线等新材料在动物模型中甚至实现了可见光恢复和红外感知。不过，视网膜下植入仍有眼压升高、视网膜脱离等风险，目前多为单色视觉，生活质量改善仍可能不足。

脉络膜上腔假体：以较小手术创伤换取更高刺激阈值

澳大利亚团队的 44 电极第二代系统采用全植入设计，降低感染风险。临床和真实世界研究显示，该系统可改善定位、运动辨别和避障，支持患者出行与独立生活；约 2.7 年随访提示植入物在早期轻微位移后可保持稳定。其主要限制是电极距离视网膜更远，刺激阈值更高，而且电极阵列不能自然跟随眼球运动。

2. 视觉皮层假体

视网膜假体要求内层视网膜和视神经仍然可用；视觉皮层假体则可绕过前端视觉通路的损伤，只要视觉皮层保持功能便可能工作。按植入位置可分为硬膜下电极阵列和皮层内微电极阵列。

图 2｜视觉皮层假体的两类植入位置：硬膜下与皮层内

图片来源：Zhou J. et al., AOPR (2026)，原文 Fig. 2，CC BY 4.0ORION：硬膜下皮层刺激

ORION 由 60 电极阵列和颅内处理控制模块组成。早期研究显示，单个电极诱发的光幻视在不同实验阶段具有较高一致性；间距超过 4 mm 的电极对通常可产生两个不同光点，三个或更多电极联合刺激可形成较稳定的空间图案。进一步研究表明，静态同时刺激并不一定产生连贯形状，而按时间顺序进行动态刺激、配合电流引导，可让盲人参与者仅用 5 个物理电极识别 7 种字母形状。

一项 6 年早期可行性随访提示，6 名盲人参与者的物体识别和运动检测可能改善，电极功能保持率超过 96%；但有 1 例早发癫痫被报告为严重不良事件。

ICVP 与 CORTIVIS：更高密度的皮层内接口

ICVP 由多组无线浮动微电极阵列组成，每组含 16 个刺激电极。一名仅存光感的参与者植入 25 组阵列后，9 个月时达到 2.3 logMAR 或更好的光栅视力，并能在可见光或热成像摄像头辅助下辨别行走方向和座椅是否有人。安全性仍是核心问题：既往视觉皮层植入者中曾出现由刺激诱发的全身性癫痫，因此同步头皮 EEG 监测可作为高风险刺激条件下的预警。

CORTIVIS 使用 96 通道 Utah 电极阵列。首例受试者在 88/96 个电极上产生光幻视，经训练后可识别 I、L、C、V、O 等字母，并在目标定位任务中达到 100% 准确率。阵列在 6 个月后安全取出；后续研究还显示，视觉皮层神经活动可预测光幻视阈值、亮度和最小辨别间隔，体现双向、精准调控的潜力。

Gennaris 与 Neuralink Blindsight：无线化与超高通道数

Gennaris 采用头戴摄像与外部视觉处理单元，把图像转换为大脑可识别的刺激模式，再通过无线链路传给完全植入的“Tile”阵列。单个系统最多支持 11 个阵列、共 473 个电极；绵羊长期实验中累计刺激超过 2700 小时，未观察到明显健康不良影响，目前正进入人体试验阶段。Neuralink 正研发配合机器人植入的柔性皮层内微电极。其早期系统由 96 根超细柔性丝线构成，总计 3072 个电极；视觉假体 Blindsight 已获得 FDA 突破性设备认定。该路线可能通过摄像头编码图像并刺激视觉皮层，但其临床获益、手术安全、脑数据隐私和自主决策风险仍需严格验证。

代表系统	植入位置	电极/像素	研究进展	核心特点与局限
Argus II	视网膜表面	60 通道	约 400 例；最长随访超过 5 年	里程碑式临床转化；分辨率有限，且存在纤维化、脱离及长期维护问题
IMIE 256	视网膜表面	256 电极	5 例，90 天	电极密度高、贴合性较好；仍需更大样本和长期验证
POLYRETINA	视网膜表面	2215/10498 像素	猪模型，2 周	可折叠、无线、像素密度高；处于临床前阶段
PRIMA	视网膜下	378 光伏像素	38 例，12 个月；部分 4 年	可兼顾人工中央视野与自然周边视野；仍受像素尺寸和单色视觉限制
澳大利亚系统	脉络膜上腔	44 刺激电极	多代临床试验，最长约 2 年	手术创伤较小、长期稳定性较好；刺激阈值较高
ORION	硬膜下皮层	60 电极	6 例，最长约 6 年	可绕过视网膜和视神经损伤；存在癫痫等皮层刺激风险
CORTIVIS	皮层内	96/100 通道	4 例，约 6 个月	空间分辨率和双向记录潜力较高；侵入性和长期可靠性仍待验证
Gennaris / ICVP	皮层内	473 / 400-512 电极	动物长期植入；ICVP 2 例	无线集成和广覆盖有优势；仍处于早期临床转化阶段

表 1｜代表性视觉假体设备概览（依据原文 Table 1 精简整理；临床进展截至原文发表时点）

非侵入式 BCI：替代通道与神经康复

非侵入式 BCI 通常比植入式系统更安全、更便携，临床应用主要分为两类：一是辅助替代，即绕过受损神经通路控制外部设备；二是神经康复，即利用神经可塑性促进受损回路重组。现有系统多依赖视觉诱发 EEG，但随着听觉和躯体感觉 BCI 的发展，重度视障患者也可能通过替代感觉通道获益。

BCI 与非侵入式脑刺激（NIBS）的结合是近年热点。经颅磁刺激（TMS）、经颅直流电刺激（tDCS）和经颅交流电刺激（tACS）可以与实时神经状态检测结合，形成双向调控和闭环反馈。成人弱视研究中，TMS 与视力、双眼不平衡和立体视改善相关；tACS 在青光眼、视神经病变和同向偏盲中显示潜力，tDCS 则更多用于弱视、偏盲和近视。

但目前不同研究的刺激方案、结局指标和方法学差异很大，眼科 NIBS 的有效性证据仍不够稳健，也尚未真正实现与 EEG 或其他神经信号的闭环整合。后续研究需要加强试验设计，优化刺激参数，把实时解码、反馈控制、影像学和个体特征结合起来。

从实验室到临床，仍要跨过哪些障碍？

• 视觉质量：当前系统难以复现自然视觉的高分辨率、深度感、色觉和稳定视野，多数功能仍停留在光感、定位或低分辨率形状识别。
• 信号与算法：视觉神经信号微弱且易受噪声影响，编码与解码模型尚不成熟，跨个体泛化和长期稳定性不足。
• 电极与材料：更高电极密度并不必然带来等比例的感知分辨率；生物相容性、柔顺性、组织反应和长期可靠性仍是关键。
• 无线与能耗：高通道系统需要更高效的无线数据传输、供能、散热与封装方案。
• 手术与并发症：视网膜纤维化、脱离、植入物移位、感染以及皮层刺激诱发癫痫等风险，要求建立长期随访和可逆取出机制。
• 成本与持续支持：设备价格、维护、升级和企业退出后的售后责任，直接影响真实世界可及性。
• 法规与伦理：需要平衡侵入性风险与预期获益，并保护直接采集的神经数据，防止隐私泄露、滥用和对自主性的侵害。

未来方向：更柔、更智能、更闭环

原文认为，BCI 与人工智能、柔性电子、虚拟现实和无线系统的进一步融合，将推动人工视觉从简单光感走向更清晰的形状识别。未来值得重点关注以下方向：

·利用 AI 优化场景理解、刺激编码和个体化参数，让有限电极优先传递对生活最有价值的信息。

·发展柔性、可贴合、可折叠和更高生物相容性的电极阵列，降低机械损伤与慢性炎症。

·从单向刺激转向“刺激-记录-再调整”的闭环系统，根据实时神经反应动态校准。

·推进无线化、低功耗和模块化，使设备更适合长期家庭使用、升级与维护。

·把虚拟现实、知觉训练和康复方案纳入系统设计，利用神经可塑性提高实际功能收益。

·建立统一的临床终点、长期注册随访和伦理治理框架，让不同设备之间可以比较。

结语

脑机接口正在为眼科提供两种互补能力：一方面，它把视觉功能转化为可量化的神经指标；另一方面，它绕过受损结构，尝试重建人工视觉。视网膜和皮层假体已经证明“产生视觉感知”具有可行性，非侵入式方法也显示出更广泛的康复潜力。但从光点到清晰、稳定、可用于日常生活的视觉，仍存在显著距离。真正的临床突破不仅取决于电极数量，更取决于有效编码、材料安全、闭环调控、长期支持和伦理治理能否同步成熟。

来源：Jie Zhou、Dongyu Hu、Meichen Wu 等｜发表于 AOPR 2026 年第 6 卷

Review of brain-computer interface technology in ophthalmology: Current status, challenges and future directions