973項目－視覺功能修復的基礎理論與關鍵科學問題

1、項目名稱：視覺功能修復的基礎理論與關鍵科學問視覺功能修復的基礎理論與關鍵科學問題首席科學家：任秋實任秋實上海交通大學上海交通大學起止年限：2005.122005.12至2010.112010.11依托部門：上海市科委上海市科委教育部教育部體制造的全新工藝。只有解決這一關鍵問題，才能建立起真正有效的視覺假體，植入人體，修復視覺功能。生物相容性是視覺假體最終植入生物體必須解決的問題。視覺假體封裝材料與微電極陣列直接與視神經細胞接觸，這些材料

2、對所接觸組織及其周圍環境產生的生化、電磁、熱等作用干擾了細胞的正常生理環境和功能。降低長時間植入生物體后封裝與電極涂層材料可能引起的生物毒性，提高電極在細胞內外溶解液環境下的耐腐蝕性，并保持良好的導電性能，同時維持假體的固定，不得不研究微納米尺度下電極的表面生物學問題，即本項目擬解決的第三個關鍵科學問題。該問題的解決最終為視覺假體的封裝、電極及其涂層提供生物相容性材料。2、主要研究內容圍繞視覺功能修復這一問題，本項目進行相關信息科學、材

3、料科學、神經科學和臨床醫學的基礎理論研究，為視覺功能修復解決微光學、微電子、信息處理、臨床手術等關鍵技術問題，研究內容涉及視覺過程的各個組成部分。1）探索視覺假體相關的視覺神經編碼規律研究視覺神經信號處理與神經信息編碼的機制，探討單個神經節細胞、神經節細胞群在不同刺激條件下的脈沖時序信號和協同作用模式。通過建立動物模型、臨床實驗模型，研究視網膜、視神經不同模式電刺激誘發的視皮層反應、視覺反應、視行為變化，深入探索視覺感知的電生理基礎。2

4、）視網膜視覺信號處理機制及仿生模型的建立基于視神經節細胞感受野特性建立視神經節細胞的感受野濾波器。每一個感受野濾波器對應一個要刺激的視神經，由許多感受野濾波器形成自適應神經網絡。感受野濾波器的參數對常見的多種視神經節在生理范圍內連續可調。通過建立視網膜視覺信息處理的模型將多輸入的視覺信息動態自適應地非線性映射到視神經刺激驅動脈沖陣列。實現圖像到視神經元群體脈沖刺激模式的實時、穩健、并具有自學習特點的轉換和視覺功能修復中的視覺神經信息處理