项目名称：视觉功能修复的基础理论与关键科学问题首席科学家：任秋实上海交通大学起止年限：2005.12至2010.11依托部门：上海市科委教育部一、研究内容1、拟解决的关键科学问题针对人民健康、国家经济和社会发展的需要，针对科学研究的基本问题，本项目提出“视觉功能修复的基础理论与关键科学问题”，围绕视觉功能修复这一前沿重大科学问题，采用多学科交叉、综合的研究方法，拟解决以下关键科学问题：1）在神经科学方面，视网膜神经节细胞编码的基础理论研究：视网膜神经信号处理及信息编码是视觉功能修复的基础理论问题，是视觉假体工作机理的生物学基础。基本的问题是模式化电刺激激活模式化的神经元活动，而这些模式化的神经元活动产生视觉和精神活动的。眼接受到的视觉信息很多，较为重要的视觉特征如亮度和颜色是在视网膜的神经节细胞编码，以动作电位形式经视神经传递给大脑。当我们在视觉假体中人工刺激神经，诱发动作电位，期望产生有意义的视觉时，解决这些细胞如何编码信息是关键问题。2）在信息科学方面，研究视网膜神经网络信息处理方法：直接刺激视神经，旁路了具有信息处理的视网膜，这样就要人工实现视网膜本身的处理功能。视网膜的输入是自然景观，输入信号均十分复杂。采用常规的信息科学手段如图像分割、特征提取、图像理解、噪声滤除等手段，即使利用高性能的计算机，也难以实现输入图像到神经编码模式的实时转换。为此建立视网膜神经网络复杂信息处理过程的仿生方法。3）在生物物理方面，微电极阵列作用视神经束的基础理论：视神经是以动作电位形式传递信息的，因此，在给定刺激下，有诱发动作电位的最小的刺激电流即阈值。目前的研究都是基于实验，不能了解刺激脉冲幅度，波形，极性对视神经响应的影响。由于是植入体，从降低功耗的角度，选择接近阈值的电流幅值也是必要的。视神经有百万根，如何实现聚焦的选择性刺激和确定电极数量是微电极阵列作用于视神经束基础理论主要研究内容。4）在材料科学方面，视觉假体的微光机电系统及生物相容性问题研究：视觉假体是微小尺寸的植入体，集光、机、电技术于一体完成从光电转换、信息处理到视神经刺激等一系列的功能。研究的问题包括建立光电耦合器件、视觉信号处理单元、刺激器之间高效的信息传输；实现视觉假体无线控制与供能；发展视觉假体制造的全新工艺。只有解决这一关键问题，才能建立起真正有效的视觉假体，植入人体，修复视觉功能。生物相容性是视觉假体最终植入生物体必...
