《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(de)最新研究成果显示，借助脑机(nǎojī)接口等技术，新一代视觉假体不仅(bùjǐn)使失明动物恢复可见光视力(shìlì)，还可扩展其视觉功能，这为失明患者复明提供了新可能。 团队(tuánduì)合影（从左至右：王水源、胡伟达、张嘉漪、周鹏） 温丛健(wēncóngjiàn) 摄 上述科研成果由复旦大学集成电路与微纳电子创新学院周鹏(zhōupéng)/王水源团队(tuánduì)(tuánduì)、脑科学(nǎokēxué)研究院张嘉漪/颜彪团队联合中国科学院上海技术物理研究所胡伟达(wěidá)团队合作完成(wánchéng)，研究题为《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》（“Tellirium Nanowire Retinal Nanoprosthesis Improves Vision in Models of Blindness”）。 研究显示，该团队开发出全球首款光谱覆盖范围极广（470-1550nm，从可见光延伸至近红外二区）的视觉(shìjué)假体，该假体无需依赖任何外部设备，即可使失明(shīmíng)动物模型(dòngwùmóxíng)恢复(huīfù)可见光视觉能力(nénglì)，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(shíwù)样品 温丛健 摄 该科研团队在接受澎湃(pēngpài)新闻记者采访时表示，通常而言的“可见光(guāng)(kějiànguāng)”，指人类视网膜可感知的光谱范围（380-780nm）。在全球(quánqiú)，有超2亿的视网膜变性（感光细胞死亡）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，并首次实现了国际上光谱覆盖最宽的视觉重建与拓展，范围横跨(héngkuà)可见光至近红外(jìnhóngwài)二区(qū)。 TeNWNs光电流密度和光谱范围(fànwéi) 当TeNWNs假体植入眼底后，可(kě)在(zài)视网膜中替代凋亡的(de)感光细胞接收光信号，并将其转化为电信号。这是一种广义脑机(nǎojī)接口技术。在光的照射下，它能高效产生微电流，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，成功让实验室里的失明小鼠重新获得了对可见光(kějiànguāng)的感知能力。 TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图(shìyìtú)及作用机制 同时，科研团队在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上的实验也验证了(le)(le)该假体的有效性。植入半年后，动物模型均未观察到任何不良排异反应，这为(zhèwèi)后续(hòuxù)推进临床应用转化奠定了重要基础。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(gèngnéng)将视觉感知拓展至红外波长范围。这种融合了“仿生修复”与“功能(gōngnéng)拓展”的双重特性，既规避(guībì)了侵入性脑部手术的风险，又突破了人类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的限制，研究暂时不会进入(jìnrù)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(yě)有望为人类打开(dǎkāi)一扇超越生理极限的感知之窗。 2021年，该团队(tuánduì)就在国际上首次(shǒucì)提出了单器件感存算功能的集成，真实模仿了视网膜(shìwǎngmó)完整架构，成果发表(fābiǎo)(fābiǎo)于《自然-纳米科技》（Nature Nanotechnology），这(zhè)成为了本次研究开展的重要基础。此后，团队率先(shuàixiān)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、脑机/脑脊(nǎojí)接口……研究探索之路仍在继续。 “尽可能帮助失明(shīmíng)患者、为其提供更多复明可能，始终是我们团队(tuánduì)研究(yánjiū)的初心。”该研究团队成员说，他们的研究策略是双轨并行：除了(le)开发生物(shēngwù)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，可以尝试基因治疗等生物干预；到了晚期(wǎnqī)，若感光细胞已凋亡且缺乏生物靶点(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(xīnwénjìzhě) 李佳蔚 (本文来自澎湃新闻，更多原创资讯(zīxùn)请下载“澎湃新闻”APP)