《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(diǎn)，中国科学家在《科学》（Science）杂志上线的最新研究成果(yánjiūchéngguǒ)显示，借助脑机接口等技术，新一代视觉假体不仅使失明(shīmíng)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。 团队合影（从左至(zhì)右：王水源、胡伟达、张嘉漪、周鹏(zhōupéng)） 温丛健 摄 上述科研成果由复旦大学(fùdàndàxué)集成电路(jíchéngdiànlù)与微纳(wēinà)电子(diànzi)创新学院周鹏(zhōupéng)/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技术物理研究所胡伟达团队合作完成，研究题为《碲纳米线(nàmǐxiàn)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(èr)区）的视觉(shìjué)假体，该假体无需依赖任何外部设备，即可使失明动物模型恢复可见光视觉能力，还(hái)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(yě)就是在黑暗(hēiàn)中也能看见事物。 超视觉(shìjué)假体实物样品 温丛健 摄 该科研团队(tuánduì)在接受澎湃(pēngpài)新闻记者采访时表示，通常而言的“可见光”，指(zhǐ)人类视网膜(shìwǎngmó)可感知的光谱范围(fànwéi)（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(shànghǎi)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(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(diànliúmìdù)和光谱范围 当TeNWNs假体植入(zhírù)眼底后，可在(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(shàng)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(duì)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(tuánduì)在非人灵长类动物（食蟹猴）模型上的实验也验证了该假体的有效性。植入半年(bànnián)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(diàndìng)了重要基础。目前，团队已着手深入研究视觉假体与(yǔ)视网膜的高效耦合机制。 值得关注的(de)(de)是，该假体不仅能修复(xiūfù)可见光视觉(shìjué)，更能将视觉感知拓展至红外波长范围。这种融合了“仿生修复”与“功能拓展”的双重特性，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。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(búhuì)进入(jìnrù)临床试验阶段。不过，展望未来，这种新一代超视觉(shìjué)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(shēnglǐ)极限的感知之窗。 2021年，该团队(tuánduì)就在国际上首次提出了单器件感存算功能的集成(jíchéng)，真实模仿了视网膜完整架构，成果(chéngguǒ)发表(fābiǎo)于《自然(zìrán)-纳米科技》（Nature Nanotechnology），这成为了本次研究(yánjiū)开展(kāizhǎn)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(yě)是本次研究的前身(qiánshēn)。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、功能恢复、脑机/脑脊接口……研究探索之路仍在继续。 “尽可能帮助失明患者、为其提供更多复明可能，始终是我们团队研究的初心。”该研究团队成员说，他们的研究策略是双轨(shuāngguǐ)并行：除了开发生物(shēngwù)假体材料（如人工光感受器）进行(jìnxíng)生物替代(tìdài)，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，若感光(gǎnguāng)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(liǎngzhǒng)路径相辅相成，有望覆盖(fùgài)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(běnwén)来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)