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全球首例!复旦科学家借助脑机接口使失明动物恢复光视觉能力

据澎湃新闻,6月6日凌晨2点,中国科学家在《科学》(Science)杂志上线的最新研究成果,借助脑机接口等技术,成功研发出全球首款具有超宽光谱响应能力的视觉假体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。

这是我国研究人员在视觉假体领域取得重大突破。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/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《碲纳米线视网膜假体增强失明视觉》(“Tellirium Nanowire Retinal Nanoprosthesis Improves Vision in Models of Blindness”)。

这款基于碲纳米线网络(TeNWNs)的视网膜假体,光谱覆盖范围从可见光(470nm)延伸至近红外二区(1550nm),远超人类天然视觉(380-780nm)。

该技术无需依赖任何外部设备即可工作。当这片薄如蝉翼、指甲盖大小的假体植入失明小鼠的眼底后,它能高效地将接收到的光信号转化为电信号,直接激活视网膜上尚存的神经细胞,成功使模型恢复了对可见光的感知能力。

这项新技术不仅规避了侵入性脑部手术的风险,更突破了人类视觉的生理极限。除了修复可见光视觉,该假体还能让使用者感知红外光,精确定位如940nm和1550nm的红外光源,实现视觉功能的拓展,研究人员形象地称之为“增强版复明”。

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。

不过,科研团队也表示,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

近年来,全球脑机接口技术飞速发展,吸引了大量科技公司、医疗机构、学术研究机构和政府部门的高度关注。

基于脑机接口的技术流程,脑机接口行业形成了完整的产业链。上游包括,脑电采集设备(如非侵入式电极和侵入式微电极)、脑机接口芯片、处理计算机/数据集和处理算法、操作系统级分析软件和外部嵌套等;中游主要包括,脑机接口产品提供商;下游则包括,医疗、消费电子、游戏娱乐、智能家居、机器人等各种应用领域。

据麦肯锡预测,脑机接口在医疗应用市场规模有望在2030年达到400亿美元,并于2040年达到1450亿美元。其中,以中枢神经系统疾病治疗为主的严肃医疗的潜在应用规模2030年预计为150亿美元,2040年为850亿美元,而以情绪评估与干预为主的消费医疗的潜在应用规模2030年预计为250亿美元,2040年为600亿美元