辽宁新发现红山文化遗址44处
辽宁新发现红山文化遗址44处
辽宁新发现红山文化遗址44处6月6日(rì)凌晨2点,中国科学(kēxué)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,新一代视觉假体不仅使失明动物恢复可(kě)见光视力,还可扩展其视觉功能,这为失明患者(huànzhě)复明提供了新可能。
团队(tuánduì)合影(从左至右: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(diànzi)创新(chuàngxīn)学院周鹏/王水源团队、脑科学(nǎokēxué)研究院(yánjiūyuàn)张嘉漪/颜彪团队联合(liánhé)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(kāifā)出全球首款光谱覆盖范围极广(470-1550nm,从可见光(kějiànguāng)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(hái)能赋予动物感知红外光,甚至(shènzhì)识别红外图案的“超视觉”功能,也(yě)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
该科研团队在(zài)接受(jiēshòu)澎湃新闻记者采访时表示,通常而言的(de)“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(gǎnguāng)细胞(xìbāo)死亡)患者(huànzhě)无法感受(gǎnshòu)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(diànliúmìdù)和光谱范围
当TeNWNs假体植入眼底(yǎndǐ)后,可在视网膜中(zhōng)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(jīhuó)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(ràng)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(zēngqiáng)盲人视觉示意图及作用机制
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(jiǎtǐ)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(zhòngyào)基础(jīchǔ)。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(de)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(zhèzhǒng)融合了“仿生修复”与“功能(gōngnéng)拓展”的双重特性,既规避了侵入性脑部手术的风险,又(yòu)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(jìzhě),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(shīmíng)者重新(chóngxīn)感受到视觉,也有望为(wèi)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(shǒucì)提出了(le)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(fābiǎo)于《自然-纳米科技》(Nature Nanotechnology),这(zhè)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(miáozhǔn)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(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”,还包括(bāokuò)神经调控、功能恢复、脑机/脑脊接口……研究探索(tànsuǒ)之路(zhīlù)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(de)初心。”该研究团队成员说,他们的研究策略是双轨并行:除了(chúle)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(jīyīnzhìliáo)手段(shǒuduàn)。“在疾病(jíbìng)(jíbìng)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(zhè)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(xīnwén),更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
6月6日(rì)凌晨2点,中国科学(kēxué)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,新一代视觉假体不仅使失明动物恢复可(kě)见光视力,还可扩展其视觉功能,这为失明患者(huànzhě)复明提供了新可能。
团队(tuánduì)合影(从左至右: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(diànzi)创新(chuàngxīn)学院周鹏/王水源团队、脑科学(nǎokēxué)研究院(yánjiūyuàn)张嘉漪/颜彪团队联合(liánhé)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(kāifā)出全球首款光谱覆盖范围极广(470-1550nm,从可见光(kějiànguāng)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(hái)能赋予动物感知红外光,甚至(shènzhì)识别红外图案的“超视觉”功能,也(yě)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
该科研团队在(zài)接受(jiēshòu)澎湃新闻记者采访时表示,通常而言的(de)“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(gǎnguāng)细胞(xìbāo)死亡)患者(huànzhě)无法感受(gǎnshòu)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(diànliúmìdù)和光谱范围
当TeNWNs假体植入眼底(yǎndǐ)后,可在视网膜中(zhōng)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(jīhuó)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(ràng)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(zēngqiáng)盲人视觉示意图及作用机制
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(jiǎtǐ)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(zhòngyào)基础(jīchǔ)。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(de)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(zhèzhǒng)融合了“仿生修复”与“功能(gōngnéng)拓展”的双重特性,既规避了侵入性脑部手术的风险,又(yòu)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(jìzhě),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(shīmíng)者重新(chóngxīn)感受到视觉,也有望为(wèi)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(shǒucì)提出了(le)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(fābiǎo)于《自然-纳米科技》(Nature Nanotechnology),这(zhè)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(miáozhǔn)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(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”,还包括(bāokuò)神经调控、功能恢复、脑机/脑脊接口……研究探索(tànsuǒ)之路(zhīlù)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(de)初心。”该研究团队成员说,他们的研究策略是双轨并行:除了(chúle)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(jīyīnzhìliáo)手段(shǒuduàn)。“在疾病(jíbìng)(jíbìng)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(zhè)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)
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