《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(zuìxīn)研究成果显示(xiǎnshì)，借助脑机接口等(děng)技术，新一代视觉假体不仅使失明动物恢复可见光视力，还可扩展其(qí)视觉功能，这为失明患者复明提供了新可能。 团队合影（从左(zuǒ)至右：王水源、胡伟达、张嘉漪、周鹏） 温丛健 摄(shè) 上述科研成果由复旦大学集成电路(jíchéngdiànlù)与微纳电子(diànzi)创新学院(xuéyuàn)周鹏/王水源团队、脑科学研究院(yánjiūyuàn)张嘉漪/颜彪团队联合中国科学院上海技术物理(wùlǐ)研究所(yánjiūsuǒ)胡伟达团队合作完成，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，该假体无需依赖(yīlài)任何外部设备，即可(jíkě)使(shǐ)失明动物模型恢复可见光视觉能力，还能赋予(fùyǔ)动物感知(gǎnzhī)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(shìjué)假体实物样品 温丛健 摄 该(gāi)科研团队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(shìwǎngmó)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(tǐxì)的最高水平，并(bìng)首次实现了国际上光谱覆盖最宽的视觉重建(chóngjiàn)与(yǔ)拓展，范围横跨可见光至近红外二区。 TeNWNs光(guāng)电流密度和光谱范围 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，它能高效产生(chǎnshēng)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(wúxū)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(shíyàn)也验证了(le)该假体的有效性。植入半年后，动物模型(dòngwùmóxíng)均未观察到任何不良排异(páiyì)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机制。 值得关注的是，该假体不仅能修复可见光视觉，更能将视觉感知拓展至红外波长范围。这种融合了“仿生(fǎngshēng)修复”与“功能拓展”的双重特性(tèxìng)，既(jì)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。同时，它也带来对医学伦理(lúnlǐ)挑战。 该团队告诉记者(zhě)，考虑到目前医学伦理的限制，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(yǒuwàng)为人类打开一扇超越生理极限的感知之窗。 2021年，该团队就在国际上首次提出了单器件感存算(gǎncúnsuàn)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(yánjiū)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(jīyú)纳米材料(nàmǐcáiliào)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(hái)包括神经(shénjīng)调控、功能恢复(huīfù)、脑机/脑脊接口……研究探索之路仍在继续。 “尽可能帮助(bāngzhù)失明患者、为其提供更(gèng)多复明可能，始终是我们团队研究的初心。”该(gāi)研究团队成员说(shuō)，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(yě)在同步探索(tànsuǒ)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，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(gèng)多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)