视觉是人类用来认识客观世界的重要途径，因各种视网膜的病变引起的视觉功能丧失会对人的生活质量造成极大的负面影响。视觉假体是一种新兴的视觉功能修复方法，它是在采集外部图像信息后进行处理、编码，然后使用植入体内的微刺激器和电极阵列对视觉神经系统进行电刺激，最终在视觉中枢形成人工视觉的感知。基于刺入式电极阵列对视神经施加电刺激来帮助盲人实现视觉功能的修复是视觉假体的一种新方案，但这种视觉假体仍存在有待研究的基本问题，例如探索适合于视神经电刺激的模式和刺激策略、在眼球后植入怎样的电极阵列才能实现具有良好拓扑投射结构的电刺激，以及最终视神经假体能实现的空间分辨率和局部化刺激特性如何等方面。本课题使用刺入式电极对视神经进行电刺激并记录视皮层诱发响应的电生理信号，通过研究这一电生理响应的时间和空间特性，为视觉假体的基本理论、参数设计以及最终效果提供理论支持和实验依据。在视觉假体的研究过程中，所有涉及到电刺激与电生理记录的实验中都发现皮层生理响应信号通常会受到由于电流在组织中传导而产生的物理性电伪迹的干扰，且无法使用传统方法去除。这种电刺激伪迹会对神经响应信号的处理与分析造成巨大的妨害，尤其是当在使用高强度、长间隔、高频率或复杂模式电刺激的情况下。本文使用了独立成分分析方法去除在各种视神经电刺激强度、波形、模式下多通道皮层响应中叠加的伪迹，并结合利多卡因阻断视神经的方法获取不含响应的纯伪迹，通过相关性分析来评估伪迹去除的效果和对信号的影响。实验结果表明：在改变电刺激强度、脉冲间隔，脉冲波形、刺激频率，甚至在进行复杂的多电极同步或异步刺激模式下，这种方法都可以有效地去除诱发皮层响应中叠加的电伪迹，并且不会引起响应的失真；同时也发现去除伪迹的效果会随着皮层记录通道的减少而降低。本研究将为后续视神经视觉假体相关的电生理实验研究奠定数据分析基础。在刺入式视神经电刺激的研究中，首先以白兔为实验动物模型，使用铂铱合金电极阵列对视神经进行电刺激，在视觉皮层使用银球电极阵列记录诱发的皮层响应信号，探索了适合于视神经视觉假体，具有低阈值和局部化特性的电刺激模式、脉冲波形、电极尺寸、间距和排列的方式。本实验的主要结果包括：系统研究电刺激视神经诱发的皮层响应多波成分的阈值和潜伏期，结合组织学方法发现较低阈值和潜伏期的P1波具有电刺激和皮层响应之间的拓扑对应性，是响应中最主要的成分；单极刺激模式下的负相在先脉冲具有更小的刺激阈值并能诱发更局部的皮层响应；比较了不同尺寸的电极对实现局部化电刺激的影响；证明了垂直视神经走向排列的间距150μm的两根电极可以诱发具有不同空间分布和位置的皮层响应，是适合于视神经假体的电极排列方式。本研究将为刺入式视神经视觉假体实现低阈值、局部化且可分辨的电刺激所需的刺激参数、模式、电极尺寸、间距和排列方式提供实验依据和支持。然后以猫为动物模型，建立了在体定位刺入式视神经电极视野位置的方法，系统研究了刺入式视神经假体的视觉拓扑投射关系、空间分辨率和局部化等功能特性。本实验的主要结果包括：建立了使用稀疏噪声视觉刺激的方法用于对刺入式视神经电极的在体视野定位，并获取每只动物特异的视皮层和视野的视觉拓扑对应图；小尺寸的电极刺激具有较高的电荷密度阈值；证实了在眼球后的视神经内植入视神经假体能够实现具有良好视觉拓扑结构的电刺激，可以通过合理的电极排列与长度设计诱发具有拓扑规律的皮层响应；在电极间距150μm的情况下，刺入式视神经电刺激的空间分辨率为2–3°；通过计算皮层响应扩散范围，并和与视神经电极相同视野位置的视觉刺激诱发皮层响应进行对比，发现小尺寸电极下的视神经电刺激可以实现1–2°的局部化电刺激。本研究证明了视神经视觉假体是一种可行的视觉功能修复手段，并将为视觉假体的设计提供实验依据。