Science重磅：全球首例！复旦科学家团队通过脑机接口，使失明动物恢复视觉能力
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来源：复旦大学、澎湃新闻
6月6日凌晨2点，复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室/集成电路与微纳电子创新学院周鹏、王水源，脑功能与脑疾病全国重点实验室/脑科学研究院/附属眼耳鼻喉科医院张嘉漪，中国科学院上海技术物理研究所、红外科学与技术全国重点实验室胡伟达团队合作在《科学》（Science）杂志发表题为《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》（“TelliriumNanowireRetinalNanoprosthesisImprovesVisioninModelsofBlindness”）论文，最新研究成果显示，借助脑机接口等技术，新一代视觉假体不仅使失明动物恢复可见光视力，还可扩展其视觉功能，这为失明患者复明提供了新可能。
周鹏、王水源，张嘉漪，胡伟达为论文共同通讯作者，王水源和博士生姜承勇、余羿叶，南洋理工大学博士后张振汉，北京邮电大学副教授屈贺如歌为论文共同第一作者。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院姜春晖主任完成了非人灵长类的眼部植入手术，颜彪参与了视觉功能评估。
团队合影（从左至右：王水源、胡伟达、张嘉漪、周鹏）温丛健摄
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。
超视觉假体实物样品温丛健摄
该科研团队在接受澎湃新闻记者采访时表示，通常而言的“可见光”，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，范围横跨可见光至近红外二区。
TeNWNs光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功能的集成，真实模仿了视网膜完整架构，成果发表于《自然-纳米科技》（NatureNanotechnology），这成为了本次研究开展的重要基础。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，这也是本次研究的前身。相关成果发表于《自然-生物医学工程》（NatureBiomedicalEngineering）。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。
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