一種視神經包裹式記錄裝置由中央縫隙分為兩部分，整體結構形似一條攝影膠片。

研究人員將一片柔性 512 通道電極陣列包裹在視神經周圍，以記錄其對刺激的反應。該裝置由一道中央縫隙分為兩段，可避開視神經損傷部位。

視神經就像連接眼睛與大腦的高速光纖線纜。可一旦這條 “線纜” 因外傷或疾病受損斷裂，神經便無法修復，視力也無法恢復。

如今，一些工程師正致力于改變這一現狀。

美國加州大學圣地亞哥分校電氣與計算機工程教授沙迪?達耶一直在研發一項可通過電刺激促進視神經再生的技術。他的研究隸屬于一個名為VISION的跨學科項目，全稱為 “眼球整體移植的可行性、成像、外科、免疫調節、眼球保存與神經再生策略”。該項目旨在讓可恢復視力的全眼球移植成為現實。

盡管人類在 2023 年首次實現了全眼球移植，但這一手術目前仍無法恢復視力。達耶表示，他希望讓全眼球移植 “不僅在解剖結構上可行，更在神經生理層面真正有效”。如果他的研究取得成功，移植受術者將真正能用新移植的眼睛看見事物。

“視神經是連接眼球與大腦的主干道，也是最難修復的神經通路之一。” 達耶說，“因此，從工程角度看，這既是一項重大挑戰，也是一個重要機遇。”

但在重新連接視神經與大腦之前，達耶團隊首先必須弄清這兩個身體部位如何進行通信。近期，團隊完成了達耶口中的 “奠基性一步”：繪制光線、顏色和頻率變化如何影響從視網膜到視神經再到大腦的視覺通路。

學習視覺 “語言”

視神經雖小，功能卻極為強大。

普通成年人的視神經長度僅約 4.5 至 5 厘米，寬度約 0.5 厘米。但其橫截面包含超過一百萬根軸突 —— 這些神經細胞的絲狀突起負責傳導電信號。

“視神經細小而脆弱，” 達耶說，“它是一條高度密集的‘線纜’，承載著極大的信息帶寬，很可能是人體神經系統中帶寬密度最高的線纜。”

為精準探明這條脆弱 “線纜” 如何傳輸視覺信息，達耶團隊研發出生物兼容的電極陣列，在動物與遺體實驗中將其包裹在視神經上，并放置于大腦視覺皮層（負責處理視覺信息的腦區）。

這些電極陣列沿視覺通路 —— 從視神經到大腦 —— 施加電脈沖，并記錄眼球與大腦對電刺激和視覺刺激的反應。這意味著團隊可以觀察視神經如何解讀特定視覺信號（如光線、顏色和對比度變化），如何將這些信號傳遞給大腦，以及大腦如何解讀這些信息。

“這就像通信系統中的分布式傳感器陣列。” 達耶說。

隨著技術收集到高分辨率數據，團隊開始繪制視神經與視覺皮層圖譜，以理解達耶所稱的 “視覺通路語言”—— 視覺信號如何在視神經中編碼，并在視覺皮層中呈現。“我們的目標不只是記錄，更是建立一套覆蓋整個視覺通路的編碼手冊。”

視神經并非筆直均勻的圓柱體，其直徑會隨彎曲結構發生變化。這也是達耶團隊研發超薄、柔性電極陣列的原因，以確保穩定貼合，“就像貼在神經組織表面的電子皮膚”。

更大的難點在于對視神經與腦組織進行安全充電。“視覺系統不像肌肉，你不能直接電擊然后觀察反應。” 達耶說。

為避免組織發熱，達耶的系統對電荷密度與空間分布進行精密控制。“熱負荷對安全性至關重要。” 他表示，“我們早期大量工程研究都投入到電極材料與結構設計中，以實現高效、安全的電荷注入。”

促進視神經再生

理解視覺通路的 “語言” 只是整個難題的一部分。如今，在成功繪制視神經與視覺皮層信號圖譜后，達耶團隊正研究這項技術如何幫助斷裂的視神經實現再生。

為此，電極接口技術可對神經施加精準可控的局部電刺激并記錄反應，以確定在哪些部位、施加多大強度的刺激能夠促進神經再生。

“這種刺激并非魔法開關。” 達耶解釋道，“它是一種精密工具，能夠輔助并加速神經通路再生的生物過程。”

達耶的研究為多項視力恢復相關工作提供支撐，他將其視為 “再生醫學與神經技術領域最具雄心的挑戰之一”。達耶團隊負責測量、繪制并潛在引導眼球與大腦間的神經重連，而其他研究方向還包括神經保護（在視覺細胞與回路受損前對其進行保護）、視覺假體與神經旁路系統 —— 當天然視覺通路失效時，這些技術可將信息直接傳遞至視網膜、視神經或視覺皮層，從而恢復視力。

達耶提醒道，視神經再生仍是一個新興領域，尚有大量未知問題。但已有研究表明，處于激活狀態的細胞存活時間更長，也能更好地與周圍組織融合。達耶的技術通過電方式激活細胞。“簡單來說，” 他說，“我們的目標是激活細胞，讓它們存活更久。”

目前，視神經再生技術正在動物身上進行測試，以驗證斷裂的視神經能否長出軸突并連接大腦，進而恢復視力。達耶預計，在經過約三年嚴格的有效性與安全性測試后，這項新技術有望首次開展人體臨床試驗。