《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，借助脑机接口等技术，新一代(xīnyídài)视觉假体不仅使失明(shīmíng)动物(dòngwù)恢复可见光视力，还(hái)可扩展其视觉功能，这为失明患者复明提供了新可能。 团队合影（从左至右(yòu)：王水源(shuǐyuán)、胡伟达、张嘉漪、周鹏） 温丛健 摄 上述科研成果由复旦大学(fùdàndàxué)集成电路与微纳电子创新学院周鹏/王水源团队(tuánduì)、脑科学研究院(yánjiūyuàn)张嘉漪(zhāngjiāyī)/颜彪(yánbiāo)团队联合中国科学院上海技术物理研究所胡伟达团队合作(hézuò)完成，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(kāifā)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）的视觉假体(jiǎtǐ)，该假体无需依赖任何(rènhé)外部设备，即可使失明(shīmíng)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(kànjiàn)事物。 超视觉假体(jiǎtǐ)实物样品 温丛健 摄 该科研(kēyán)团队在接受澎湃(pēngpài)新闻记者采访时表示，通常而言的(de)“可见光(kějiànguāng)”，指人类视网膜可感知的光谱范围（380-780nm）。在全球，有超2亿的视网膜变性（感光细胞死亡）患者无法(wúfǎ)感受这样的“光明”。此次，复旦联合上海技物所(suǒ)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(shíxiàn)了国际上光谱覆盖最宽的视觉重建与拓展，范围横跨可见光至近红外二区。 TeNWNs光电流密度(diànliúmìdù)和光谱范围 当TeNWNs假体植入眼底后，可在视网膜中替代凋亡的(de)(de)感光细胞接收光信号，并将其转化为(wèi)电信号。这是一种广义脑机接口技术。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(gōngdiàn)、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(huòdé)了对可见光的感知能力。 TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及作用机制(jīzhì) 同时，科研团队在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上的实验也(yě)验证了该假体的有效性。植入(zhírù)半年后，动物模型均未观察到任何(rènhé)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。目前，团队已着手深入研究视觉假体与视网膜的高效耦合(ǒuhé)机制。 值得关注的是，该假体不仅能修复(xiūfù)可见光视觉，更能将(jiāng)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，又突破了人类天然视觉的物理极限(jíxiàn)。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(yīxué)伦理的限制(xiànzhì)，研究暂时不会进入临床试验阶段。不过，展望未来，这种新一代(xīnyídài)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生理极限(jíxiàn)的感知之窗。 2021年，该团队(tuánduì)就在国际上(shàng)首次提出(tíchū)了(le)单器件感存算功能(gōngnéng)的集成，真实模仿了视网膜完整架构，成果发表于《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(bǎ)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(xiāngguān)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、功能恢复、脑机/脑脊接口……研究探索之路(zhīlù)仍(réng)在继续。 “尽可能帮助失明患者、为其提供更多复明可能，始终(shǐzhōng)是我们团队研究(yánjiū)的初心。”该研究团队成员说，他们的研究策略是双轨并行：除了开发生物假体材料（如(rú)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(kěyǐ)尝试基因治疗等生物干预(gānyù)；到了晚期，若感光细胞已(yǐ)凋亡(diāowáng)且缺乏生物靶点，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) (本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请(qǐng)下载“澎湃新闻”APP)