《科学》刊文！复旦科学家通过脑机接口，使失明动物恢复视觉功能

6月6日凌晨2点，中国科学家在《科学》（Science）杂志上线的最新研究成果显示，借助脑机接口(jiēkǒu)等技术，新一代视觉假体不仅使失明动物(dòngwù)恢复可见光视力，还可扩展其视觉功能，这为失明患者复明提供(tígōng)了新可能(kěnéng)。 团队合影（从左至右：王水源、胡伟达、张嘉漪(zhāngjiāyī)、周鹏(zhōupéng)） 温丛健 摄 上述科研成果由复旦大学集成电路与微纳电子创新(chuàngxīn)学院周鹏/王水源团队、脑科学研究院张嘉漪/颜彪团队联合中国科学院上海(shànghǎi)技术物理研究所(yánjiūsuǒ)胡伟达团队合作(hézuò)完成，研究题为《碲(dì)纳米线视网膜假体(jiǎtǐ)增强失明视觉》（“Tellirium Nanowire Retinal Nanoprosthesis Improves Vision in Models of Blindness”）。 研究显示(xiǎnshì)，该(gāi)团队开发出全球首款光谱覆盖范围极广(jíguǎng)（470-1550nm，从可见光延伸至近红外二区）的视觉假体，该假体无需依赖任何(rènhé)外部设备(wàibùshèbèi)，即可使失明动物模型恢复可见光视觉能力，还能赋予动物感知红外光，甚至识别红外图案的“超视觉”功能，也就是在黑暗中也能看见事物。 超视觉假体实物样品 温丛健(wēncóngjiàn) 摄 该科研团队(tuánduì)在接受澎湃新闻记者采访时(shí)表示，通常而言的“可见光”，指人类视网膜可感知的光谱(guāngpǔ)范围（380-780nm）。在全球(quánqiú)，有超2亿的视网膜变性（感光细胞(xìbāo)死亡）患者无法感受这样的“光明”。此次，复旦联合上海技物所科研团队研制出碲纳米线网络（TeNWNs）视网膜假体，该器件的光电流密度达到了当前已知体系的最高水平，并(bìng)首次实现了国际上光谱覆盖最宽(kuān)的视觉重建与拓展，范围横跨可见光至近红外二区。 TeNWNs光电流密度和(hé)光谱范围 当TeNWNs假体植入眼底后，可在视网膜(shìwǎngmó)中替代凋亡的感光细胞接收光信号，并将其转化为电信号。这是一种广义(guǎngyì)脑机接口技术。在光的照射下，它能高效(gāoxiào)产生微电流，直接激活视网膜上尚存活的神经细胞。这种完全自供电、无需外接设备的特性，成功让(ràng)实验室里的失明小鼠重新获得了对可见光的感知能力(nénglì)。 TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及(jí)作用机制 同时(tóngshí)，科研团队在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上的实验(shíyàn)也验证了该假体(jiǎtǐ)的有效性。植入半年后，动物模型均未观察到任何不良排异反应，这为后续推进临床应用转化奠定了重要基础(jīchǔ)。目前，团队已着手深入研究视觉假体与视网膜的高效耦合机制。 值得关注的(de)是，该假体不仅能修复可见光视觉，更能将视觉感知拓展(tuòzhǎn)至红外波长范围。这种融合了“仿生修复”与“功能拓展”的双重特性(xìng)，既规避了侵入性脑部手术的风险，又突破了人类(rénlèi)天然视觉的物理极限。同时，它也带来对医学伦理挑战。 该团队告诉记者，考虑到目前医学伦理(lúnlǐ)的限制，研究(yánjiū)暂时不会进入临床试验阶段(jiēduàn)。不过，展望未来，这种新一代超视觉假体技术能让失明者重新感受到视觉，也有望为人类打开一扇超越(chāoyuè)生理极限的感知之窗。 2021年(nián)，该团队就在(zài)国际上首次提出(tíchū)了单器件感存算(gǎncúnsuàn)功能的集成，真实模仿了视网膜完整架构(jiàgòu)，成果(chéngguǒ)发表于《自然-纳米科技》（Nature Nanotechnology），这成为了本次研究开展的重要基础。此后，团队率先把目光瞄准了最为关键的视觉功能。2023年，团队在国际上首次基于纳米材料成功开发了第一代人工光感受器，这也是本次研究的前身。相关成果发表于《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）。除了本次发表的“盲视”，还包括神经调控(tiáokòng)、功能恢复(huīfù)、脑机/脑脊接口……研究探索之路(zhīlù)仍在继续。 “尽可能帮助失明患者、为其提供更多复明可能，始终是(shì)我们团队研究的初心。”该(gāi)研究团队成员说，他们的研究策略是双轨并行：除了开发生物假体材料（如人工光感受器）进行生物替代，也在同步探索针对失明的基因治疗手段。“在疾病早期阶段(jiēduàn)，可以尝试(chángshì)基因治疗等生物干预；到了晚期，若感光(gǎnguāng)细胞已凋亡(diāowáng)且缺乏生物靶点(bǎdiǎn)，则可以采用假体进行替代。”这两种路径相辅相成，有望覆盖更多处于不同疾病阶段的失明患者。 澎湃新闻记者 李佳蔚(lǐjiāwèi) (本文来自(láizì)澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)