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盲鼠用金和钛再次看见

发现通过使用人工光感受器在小鼠身上治愈失明形式的开创性研究,恢复了光敏感性。

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(图片来源:Shutterstock)

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让失去视力的人重见光明一直是科学家们几十年来追求的目标。然而,修复或更换人眼精密的内部结构迄今为止已被证明是困难的。一些实验性设备已成功地为盲人提供了低分辨率的视力,但大多数需要使用笨重的电子设备和外部电源。

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但复旦大学和中国科学技术大学的研究人员表示,他们已经找到了治愈某些形式失明的一种更巧妙的解决方案。他们用金和氧化钛制成的人工版本替代了失明小鼠眼中的死亡光感受器——即被光子击中时产生电信号的视杆细胞和视锥细胞。

金之眼

人造光感受器呈纳米线状,上面镶嵌着微小的金片,这有助于将阵列调谐到可见光范围内。这些导线被手术植入到光感受器曾经占据的相同位置,并与视网膜细胞保持物理接触,以便将电脉冲传递到视觉皮层。

论文中的一幅插图,从左到右依次显示一只眼睛、一个具有健康光感受器的视网膜以及一个安装了纳米线阵列的视网膜。(致谢:Tang 等人)

Tang 等人

实验中的小鼠经过基因工程改造,使其光感受器逐渐退化,类似于患有视网膜色素变性(retinitis pigmentosa)和黄斑变性(macular degeneration)的人。这两种疾病都会干扰眼睛向大脑传递感觉信息的能力,如果不及时治疗,可能导致永久性视力障碍。然而,至关重要的是,眼睛的其余部分和大脑的视觉处理系统仍然完好无损,这意味着如果视觉信号能够到达大脑,它们仍然可以被处理。

新光感受器对绿色、蓝色和近紫外光谱的光具有响应,尽管其导线目前还不能使小鼠拥有彩色视觉。研究人员表示,未来对他们的方法进行调整很可能可以再现颜色。他们于周二在《自然·通讯》(Nature Communications)上发表了他们的研究

弥合差距

研究人员通过确认小鼠的视觉皮层在光线照射到眼睛时会做出反应来测试他们的系统。研究人员报告称,它们视网膜细胞和视觉处理系统看起来正常。它们甚至开始重新瞳孔散大,这进一步表明它们的眼睛再次对光敏感。他们成功地修复了眼睛和大脑之间缺失的连接。

研究人员报告说,与正常同类相比,曾经失明的小鼠对同等强度的光线做出了反应,并且人造光感受器对小于 100 微米的点状光敏感,这大约是人类头发丝的粗细。

目前,很难确切地知道小鼠看到了什么。尽管很明显信号已经传递到了视觉皮层,但小鼠大脑究竟呈现了哪些图像,目前仍然是一个谜。鉴于纳米线只对某些波长的光有反应,视觉信息至少在某种程度上是有限的。

八周后,植入纳米线的那批曾经失明的小鼠没有表现出任何不适或损伤的迹象。但目前该设计仍处于实验阶段,研究人员只希望他们的工作能促使开发出更好的设备,有一天能让失去视力的人重见光明。

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