《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(língchén)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(nǎojī)接口等技术，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(kuòzhǎn)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、胡伟达(wěidá)、张嘉漪、周鹏） 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学院周鹏/王水源团队、脑科学研究院张嘉漪(zhāngjiāyī)/颜彪团队联合中国科学院(zhōngguókēxuéyuàn)上海技术物理研究所(yánjiūsuǒ)胡伟达团队合作完成(wánchéng)，研究题为《碲纳米线视网膜(shìwǎngmó)假体增强失明视觉(shìjué)》（“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(hóngwài)二区）的视觉假体，该假体无需(wúxū)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，还能赋予动物感知红外光，甚至识别(shíbié)红外图案的“超视觉”功能，也就是在黑暗中也能看见(kànjiàn)事物(shìwù)。 超(chāo)视觉假体实物样品 温丛健 摄 该科研团队在接受(jiēshòu)澎湃(pēngpài)新闻记者采访时表示(biǎoshì)，通常而言的(de)“可见光(guāng)”，指人类视网膜可感知的光谱范围(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(chóngjiàn)与拓展，范围横跨可见光至近红外二区。 TeNWNs光电流密度和光谱范围(fànwéi) 当TeNWNs假体(jiǎtǐ)植入眼底(yǎndǐ)后，可在视网膜中替代凋亡的感光细胞接收光信号，并将其转化(zhuǎnhuà)为电信号。这是一种广义脑机接口技术(jiēkǒujìshù)。在光的照射下，它能(néng)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的感知能力。 TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及(jí)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(yě)验证了该假体的有效性。植入半年后，动物模型均未观察(guānchá)到任何不良排异反应，这为(zhèwèi)后续推进临床应用转化奠定了重要基础。目前，团队已(yǐ)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(gāi)假体不仅能(néng)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“功能拓展”的双重特性，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，研究暂时不会进入临床试验阶段。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(yīshàn)超越(chāoyuè)生理(shēnglǐ)极限的感知之窗。 2021年，该团队就(jiù)在国际(guójì)上首次提出了单器件感存算功能(gōngnéng)的(de)集成，真实模仿了视网膜完整架构，成果(chéngguǒ)发表于(yú)《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(mùguāng)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(gōngchéng)》（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(nǎojī)/脑脊接口……研究探索之路仍在继续。 “尽可能帮助失明患者(huànzhě)、为其提供更(gèng)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并行：除了开发(kāifā)生物(shēngwù)假体材料（如人工光感受器）进行(jìnxíng)生物替代，也在(zài)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，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(pēngpài)新闻记者 李佳蔚 (本文来自澎湃新闻(xīnwén)，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)