视觉系统是人类获取外界信息最重要的感觉系统，视觉传导通路上任何一处部位发生病变都有可能致盲，失明对人类的生活影响巨大。神经科学家期望通过电刺激视觉通路来使盲人恢复视觉功能，因此，视觉通路电刺激在人工视觉领域获得了广泛的应用。随着视网膜假体的临床化，研究者们开始更多地关注术前患者的视觉功能评估以及术后的康复学习策略，经角膜的视网膜电刺激(Transcorneal Electrical Stimulation，TcES)能够以无损的方式激活视网膜，有望在人工视觉领域发挥更大作用。目前，TcES诱发的光幻视已经被用来评估残余的视觉功能和筛选合适的假体植入者，相比于主观的光幻视测量，客观和定量的研究TcES诱发的视觉皮层响应不仅能够促进TcES在评估和筛选等方面的应用,还能够帮助理解电刺激产生的脑机制。围绕这一问题，基于脑光学成像及微电极阵列技术，本研究开展了TcES诱发猫视觉皮层响应的研究。　　TcES在视觉皮层究竟诱发了什么样的响应，究竟什么样的电刺激参数最能激发视觉皮层的响应，这一系列的问题只有通过对皮层响应进行客观和定量的评估才能获得答案。本文主要使用了多波长的内源信号光学成像对TcES诱发皮层的血氧和血量信号进行同步成像，揭示皮层诱发响应的时空模式，系统地研究不同刺激参数对皮层响应的影响，并结合银球电极阵列记录皮层表面诱发电位，探索响应区域的神经响应机制。结果表明：当刺激频率在10–20Hz范围内时，诱发的皮层响应达到最强；随着刺激电荷的增强，正响应区域的信号强度和激活面积都在增加，但是有逐渐饱和的趋势，同时响应区域逐渐由皮层上代表周边视野的部位向代表中心视野的部位扩展，即TcES对周边视网膜的刺激作用要强于中心视网膜；电生理记录表明正响应区域伴随有强烈的神经元活动。本研究为TcES诱发的皮层响应研究奠定实验基础，促进我们对假体视觉机制的理解，同时电刺激参数的优化也将有助于TcES的应用。　　本研究报道了TcES能够在视觉皮层诱发拮抗性的响应，国际上对于负响应产生的机制还存有争议。要想全面的了解 TcES诱发的皮层响应，不仅要关注正响应，还应该充分地关注负响应。针对负响应的产生机制，我们采用了激光散斑衬比成像和微电极阵列技术来探究潜藏的血流和神经电生理机制。研究发现：负响应区域的信号响应起始时间及峰值到来时间总是滞后于正响应区域的信号；随着刺激的增强，负响应区域的信号强度和激活面积表现出先增大后减小的变化规律；正响应区域的血流速度增加而负响应区域的血流速度减少；血量信号和血氧信号总是显示出高度的线性相关性；电生理记录显示负响应区域一部分神经元活动发生了抑制。因此，TcES引发的负响应可能是由局部区域内神经元兴奋和抑制性活动的平衡变化导致的。为了与电刺激诱发的负响应比较，本文还探索了周边光栅刺激诱发的皮层负响应，发现在负响应区域并不存在神经元活动的下降，因此，并不是所有的负响应都与神经元活动的抑制有关系，血液盗取现象是可能的原因。本文的研究成果丰富了对负响应机制的研究，对于神经科学工作者解释负的血液动力学信号具有非常重要的意义，从而使功能成像技术在临床上有更准确的应用。　　本文所开展的一系列研究，为TcES诱发的视皮层响应研究奠定坚实的实验基础，促进TcES在视觉功能评估和患者筛选方面的应用，揭示负响应产生的内在机制，使功能成像技术更好地服务于科研和临床。