中文摘要：

视皮层视觉假体是将视觉图像信息编码为电脉冲，并通过微电极阵列刺激视皮层产生光幻视的视觉功能重建技术，图像信息-电刺激脉冲-视皮层神经兴奋模式间的映射关系是其中需要解决的关键技术问题。本项目拟在前期研究基础上，通过基于微电极阵列的视皮层电活动检测和基于fMRI的视皮层空间兴奋模式分析，研究视觉刺激-视皮层响应的时空映射关系；通过图像特征的提取与编码，建立视觉图像到电刺激信号的初始映射；通过视皮层组织电传导特性的实验测试和数字仿真，研究经微电极阵列的电刺激信号到视皮层神经组织电场分布及神经元兴奋的时空映射关系；利用视觉刺激-视皮层响应的时空映射生理模型拟合微电极阵列-视皮层间的时空映射关系，形成视觉刺激图像-电刺激-视皮层响应的时空映射关系；最终建立较为准确的视觉刺激图像-电刺激的编码机制，指导视觉功能修复研究，为视觉功能重建探索一种新的技术。

结论摘要：

课题组根据基金申请书和资助计划书的要求，开展了视皮层视觉假体的视觉图像刺激—电刺激—视皮层响应映射模式研究。重点研究了基于微电极阵列的视皮层信号记录/视皮层电刺激实验研究平台，基于像素化图像的图像处理模型，视觉刺激—微电极阵列的映射和视觉刺激—视皮层响应的映射，并完成简单物体的识别实验，建立仿真模型研究电刺激信号在微电极—视皮层的传导耦合特性，建立视觉刺激—电刺激—视皮层响应的映射。具体完成情况如下 借助微加工技术研制了视皮层视觉假体的微电极阵列芯片，包括硅基微电极阵列芯片、基于FPC工艺的柔性微电极阵列芯片和基于光敏聚酰亚胺基底高密度微电极阵列芯片；基于微电极阵列芯片电学参数的测定评价了上述微电极阵列芯片的稳定性；基于在体和离体的生物相容性实验验证了上述微电极阵列芯片的可行性。基于微电极阵列芯片搭建了多通道检测装置，并通过记录分析视觉诱发电位的人体实验和动物实验验证了该检测系统的可行性和有效性。 针对课题实验需求，基于图像的空间分辨率、灰度及方向轮廓对视觉图像进行压缩编码，基本实现了视觉图像—电刺激映射的压缩编码与硬件电路。在此基础上，优化像素化处理过程，并通过行为学实验的主观评价来优化视觉图像的处理模型。最终实现基于微电极阵列的视觉刺激—电刺激的映射模型。分别基于微电极阵列芯片和fMRI技术研究视觉刺激—视皮层响应映射模式研究，初步获取对应于不同视觉图像刺激的具有特异性的视皮层诱发响应。 借助COMSOL仿真软件开展了电刺激诱发视皮层响应的仿真研究，并基于微电极阵列研究了电刺激诱发视皮层响应的在体实验研究，进而建立了电刺激—视皮层响应的映射模型。通过拟合视觉刺激—视皮层响应映射模型和电刺激—视皮层响应的映射模型，最终初步建立了视觉刺激—电刺激—视皮层响应映射模型。