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电刺激大脑深处,患者看见了光:视觉重建的另一条路

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让失去视力的人重新看见,首先需要回答一个问题:当正常的视觉输入受损,能否向大脑写入电信号,产生可被理解和利用的视觉信息?

视觉假体的重要基础是“光幻视”——没有对应的外界光刺激,人却感知到了光。过去,研究者主要围绕视网膜、视神经、外侧膝状体和视觉皮层探索刺激方案。

近日,2026年10月3日,美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院Montefiore 医学中心神经外科、神经内科团队在《Brain Stimulation》期刊上在线发表题为《Electrical stimulation of the human pulvinar generates visual percepts》的病例研究报告。报告称,他们发现,刺激人类丘脑枕的内侧及下部区域,可以诱发具有不同位置和颜色的视觉感知,并改变多个皮层区域的电活动。作者称,据其所知,这是首次在人类中证明丘脑枕刺激产生视觉感知。



这项发现为视觉重建增加了一个值得研究的入口:通过连接多个视觉加工区域的深部枢纽,尝试调动更广泛的视觉网络。

01

一次癫痫监测发现视觉重建的新路径

这项研究并非面向失明患者开展的视觉恢复试验。受试者是一名药物难治性癫痫患者,存在广泛的双侧外侧裂周围及顶枕区多小脑回畸形,正在接受侵入式颅内脑电监测。

丘脑枕刺激属于其临床诊疗过程,用于评估神经刺激的可行性、记录诱发反应和筛查不良效应。研究者利用这一机会,观察刺激是否伴随视觉感知。

实验开始前,患者注视空白电脑屏幕中央的十字。研究者在靶向丘脑枕的相邻电极触点之间施加双极刺激:每轮持续30秒,以1赫兹频率给予30个双相脉冲,电流为3毫安,每相脉宽0.5毫秒。



如果出现视觉感觉,患者需要看向它,口头描述颜色,再用数字键盘标记大致位置。眼动追踪同步记录其视线变化,颅内电极则记录皮层反应。

这一设计让主观报告获得了额外支持:患者不只是说“看见了”,还表现出朝向所报告位置的眼跳。

02

光幻视具有空间差异,但映射并不简单

患者在刺激期间报告了不同颜色和位置的视觉感知。不同电极对诱发的感知,对应不同方向的眼跳,差异达到统计学显著水平,置换检验结果为p=0.010。

这对视觉假体具有直接意义。电刺激若要承载外界信息,感知必须具备一定的空间可区分性;否则,即使能够反复诱发光感,也难以表达障碍物位置或物体轮廓。

不过,这项研究尚未建立完整、精细的视觉空间映射,更没有证明颜色可以按需控制。观察到不同颜色,与能够稳定编码颜色,是两个不同层级的结果。

左右两侧的反应也不完全对称。刺激右侧丘脑枕时,患者的眼跳明显偏向左侧,即对侧半视野;刺激左侧时,眼跳则分布于两侧,整体没有显著的方向聚集。


视觉丘脑刺激期间诱发光幻视位置的扫视特征

部分刺激位点可能在同侧视野诱发感知,提示丘脑枕的空间组织比简单的左右对应更复杂。作者结合既往研究提出,内侧丘脑枕可能包含覆盖双侧空间的大感受野。但在这名单一患者中,脑结构异常及刺激范围等因素仍需进一步研究,不能据此推断所有人的丘脑枕都具有相同映射。

03

刺激一个核团,调动多个皮层区域

丘脑枕值得关注,源于它在视觉系统中的连接位置。

视觉并非仅靠接收光线完成。识别物体、记忆场景、判断空间关系,以及把注意力投向重要目标,都需要多个脑区协同。丘脑枕与多个视觉皮层区域存在广泛的双向连接,参与视觉注意和多感觉整合,因此可能成为影响这些网络的刺激入口。



投射到 Colin27 FreeSurfer 软脑膜(pial)表面的电极位置。记录触点根据宏观解剖区域进行颜色编码。用于丘脑枕(pulvinar)刺激的触点以青色标示。位于软脑膜表面之外的触点未予显示。

本次记录与这一判断相符。丘脑枕刺激后,枕叶和顶叶出现较早且持续的电活动功率增加,随后出现γ频段功率下降;外侧颞叶则从刺激后约51毫秒开始,出现持续的β频段功率下降。在刺激后100至300毫秒,颞叶的β活动抑制强于枕叶和顶叶。

这些结果说明,刺激影响并未局限于电极附近,而是涉及分布式皮层网络。作者据此提出,光幻视可能部分通过丘脑枕向高阶皮层区域的投射产生。

但电活动变化并不等于功能改善。此次实验没有证明患者的注意力、视觉记忆或物体识别能力因此提高,也没有确定各个皮层区域对光幻视的具体贡献。

04

视觉重建的新价值,可能来自联合刺激

丘脑枕路线的吸引力,在于它可能把视觉信息的写入与信息的选择联系起来。

对视觉假体使用者而言,有用的视觉不仅需要提示某处存在物体,还需要帮助判断哪些信息值得关注。路面上的低矮障碍物、行进方向上的危险物,可能比无关背景更重要。

论文作者因此提出,将丘脑枕或相关高阶区域与早期视觉区域联合刺激,未来可能支持更丰富、更自然的感知,并帮助注意力指向关键目标。

这仍是研究设想。此次实验没有展示多靶点联合刺激,也没有完成导航任务。但它提供了一个明确方向:视觉重建除了研究如何产生更多、位置更准确的光幻视,还可以探索如何让这些感知进入注意和认知网络,成为能够指导行为的信息。

从诱发光感到恢复视觉,仍有多道门槛。

首先是可重复性。研究仅涉及一名具有脑结构异常的癫痫患者,结果需要在更多受试者中复现,并增加假刺激等对照。大量脉冲或多个电极对,不能替代独立受试者数量。

其次是刺激的选择性。论文显示,电极触点位于内侧丘脑枕、下丘脑枕及外侧膝状体边缘。未来需要更精细地辨别核团、邻近结构和纤维通路的贡献,确定哪些位置能够稳定产生目标感知。

更关键的是功能验证。看到光,与利用人工视觉阅读、识别人脸或安全行走之间,存在巨大距离。后续研究需要评估感知的稳定性、空间分辨能力、刺激组合效果,以及长期训练后能否改善真实任务表现。

安全性同样不能由单例推及普遍。论文报告,患者在刺激期间没有不适或癫痫发作,后续接受用于癫痫治疗的响应性神经刺激系统植入,也未报告相关不良事件。这些观察提供了有限的耐受性信息,但不足以确立面向视觉恢复的长期安全性。

这项研究的贡献,是在人类实验中把丘脑枕刺激、视觉感知和皮层网络反应联系起来,为一个新靶点提供了直接证据。它尚未交付一套视觉假体,却让视觉重建多了一条可检验的技术路径:从写入局部光感,进一步探索如何调动大脑理解和使用视觉信息的网络。



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