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③一鍵組隊(duì) 好友開(kāi)黑

④公平競(jìng)技 綠色環(huán)境

⑤逼真場(chǎng)景 極致視聽(tīng)

如何制作出滿足需求的感光材料？一次學(xué)術(shù)會(huì)議的契機(jī)，讓張嘉漪與先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室教授鄭耿鋒結(jié)識(shí)并萌生了合作想法。雙方一拍即合——先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)材料研發(fā)，腦科學(xué)研究院團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)生物實(shí)驗(yàn)，共同努力讓研究成果走向臨床應(yīng)用。

“有一對(duì)印度夫婦，女兒也是視網(wǎng)膜色素變性的患者。他們專程來(lái)中國(guó)，到我們的實(shí)驗(yàn)室來(lái)和我們交流，想要了解能夠幫助他們的女兒恢復(fù)視覺(jué)的一切可能?！睆埣武艋貞浀?。

有沒(méi)有一種辦法，讓失明者既恢復(fù)視覺(jué)，又盡可能像正常人一樣生活？張嘉漪團(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)新一代的人工光感受器，具體而言就是制作一種通過(guò)太陽(yáng)能自主發(fā)電的人工感光材料，將其植入眼底。

人眼每秒鐘能接收10億比特信息，為人工視覺(jué)修復(fù)研究的交叉合作帶來(lái)了無(wú)限可能。張嘉漪認(rèn)為，未來(lái)還需深入理解視網(wǎng)膜與視覺(jué)系統(tǒng)的處理機(jī)制，尤其是在病變狀態(tài)下的運(yùn)作，從而精準(zhǔn)定位科學(xué)問(wèn)題；同時(shí)推動(dòng)與光電轉(zhuǎn)換、成像技術(shù)、信息科學(xué)、微電子、人工智能算法等領(lǐng)域的交叉融合，探索智能化感光元件的臨床應(yīng)用。

不同于第一代視覺(jué)恢復(fù)技術(shù)，新一代人工光感受器是一種無(wú)源醫(yī)療器械，無(wú)需任何供電設(shè)備，只要有光就能自動(dòng)運(yùn)行。在無(wú)光環(huán)境中，使用者可借助外部發(fā)光設(shè)備“看見(jiàn)”外界，比如佩戴VR眼鏡等。其內(nèi)置的攝像頭可捕捉周圍景象，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換并在用戶眼前的微型屏幕上展示，圖像光線直接投射至眼部的接收芯片上。

研制過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)遇到的關(guān)鍵難題，在于光電材料的低效轉(zhuǎn)換率。初期，盡管光線刺激已相當(dāng)強(qiáng)烈，但材料只能產(chǎn)生微弱電流，遠(yuǎn)不足以激活目標(biāo)細(xì)胞。歷經(jīng)約兩年的不懈努力，團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化材料工藝與結(jié)構(gòu)，終于成功將光電轉(zhuǎn)換效率提升了8至10倍。

與復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院姜春暉主任的合作則為項(xiàng)目注入另一維度的動(dòng)力。姜春暉直接面對(duì)病人，深刻理解失明者的醫(yī)療需求，不僅為材料研制提供關(guān)鍵建議，也樂(lè)于探索疑難疾病的全新療法，將前沿成果應(yīng)用于診療一線。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，貼合人工光感受器的離體盲小鼠視網(wǎng)膜具有77.5微米的空間分辨率和3.92赫茲的時(shí)間分辨率。這一結(jié)果雖和正常人眼的視覺(jué)功能相比存在一定差距，但在目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品中已處于領(lǐng)先水平。

通過(guò)聯(lián)系患者社群、舉辦科普講座、發(fā)布招募公告等方式，團(tuán)隊(duì)尋找并篩選到了合適的受試者。2023年5月，在復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院，姜春暉率先在一名光感受器變性患者身上實(shí)施了納米線人工光感受器植入手術(shù)。

如今，研究進(jìn)展已證實(shí)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：其一，該裝置在人體內(nèi)的安全性得到充分驗(yàn)證；其二，它能顯著促進(jìn)光感的恢復(fù)，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)視覺(jué)功能的恢復(fù)。

視覺(jué)是人類最重要的感覺(jué)，約占人類接收信息總量的80%。不幸的是，全世界視覺(jué)損傷的人口大約有1.6億，在中國(guó)，有500萬(wàn)人喪失視覺(jué)，完全生活在黑暗之中。其中，光感受器退化是一個(gè)非常重要的致盲原因。

為模擬并評(píng)估材料的長(zhǎng)期性能，團(tuán)隊(duì)還實(shí)施了加速老化實(shí)驗(yàn)。在高溫、高壓、高濕度及高強(qiáng)度光照等極端環(huán)境條件下，材料的穩(wěn)定性和耐用性均達(dá)到臨床應(yīng)用的要求。

“如何使視網(wǎng)膜恢復(fù)視覺(jué)功能，是一個(gè)明確而迫切的研究方向?！痹趶?fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院研究員、腦功能與腦疾病全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任張嘉漪看來(lái)，把研究焦點(diǎn)放在視覺(jué)通路的最前端，關(guān)注感覺(jué)信息的初始轉(zhuǎn)化與重建，在需求度和可行性上都更為樂(lè)觀。

多發(fā)于青少年的遺傳性光感受器退化，叫視網(wǎng)膜色素變性?；颊叽_診后，視力往往會(huì)在十幾年間逐漸衰弱直至失明；而多發(fā)于老年人的退行性光感受器退化，叫黃斑變性。黃斑是視網(wǎng)膜中光感受器密度最高的區(qū)域，當(dāng)它退化后，人就會(huì)逐漸看不清東西。

“我們團(tuán)隊(duì)的核心成員，就是由這三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的專家組成?！睆埣武粽f(shuō)，視覺(jué)修復(fù)是團(tuán)隊(duì)的共同目標(biāo)，持續(xù)激發(fā)大家跨越學(xué)科界限的熱情與決心。

實(shí)際上，為了讓失明者重見(jiàn)光明，科學(xué)家們已進(jìn)行長(zhǎng)期探索。起初，研究人員試圖將特制電線穿過(guò)眼球，通過(guò)外部供電刺激視網(wǎng)膜細(xì)胞的方式來(lái)恢復(fù)視覺(jué)。顯然，這種方式存在創(chuàng)傷較大、患者生活便利度低的弊端，可以實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)時(shí)空分辨率也很低。

為確保從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到人體應(yīng)用的安全性與穩(wěn)定性，團(tuán)隊(duì)向倫理委員會(huì)提交了詳實(shí)的前期研究數(shù)據(jù)，其中包括在7只獼猴眼內(nèi)植入人工光感受器超過(guò)一年的觀察記錄。這些猴眼實(shí)驗(yàn)表明，植入物位置穩(wěn)定，未引發(fā)任何不良反應(yīng)，為研究提供了人體臨床前的證據(jù)支持。

這名受試者患有原發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性，隨著年齡增長(zhǎng)，視力逐漸減退，在55至57歲期間完全失去視力。而當(dāng)團(tuán)隊(duì)回訪時(shí)，患者不僅能說(shuō)出自己在地上看到的東西，還能沿著地面白色導(dǎo)引線索完成行走任務(wù)，并正確說(shuō)出地面光導(dǎo)引的數(shù)量。

皇冠·体育(中国)官方网站為了幫助他重見(jiàn)光明，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院研究員張嘉漪聯(lián)合附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院姜春暉教授、附屬中山醫(yī)院袁源智教授、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室鄭耿鋒教授，在國(guó)際上首次基于納米材料成功開(kāi)發(fā)新一代人工光感受器，能夠有效修復(fù)人體視覺(jué)功能。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》，獲批發(fā)明專利2項(xiàng)，日前入選2023年度復(fù)旦大學(xué)“十大科技進(jìn)展”。

“你可以把它看作是一個(gè)小型的太陽(yáng)能電池，它能在光線照射下直接將光能轉(zhuǎn)換為電能，從而激活視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞，并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將視覺(jué)信息傳遞至大腦，幫助恢復(fù)患者的視覺(jué)功能。”團(tuán)隊(duì)成員、腦科學(xué)研究院副研究員顏彪介紹。

“我們的研究仍處于早期階段，僅僅是漫漫征途的起點(diǎn)。”在張嘉漪看來(lái)，要將這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)療器械，用來(lái)廣泛治療視障患者，無(wú)疑還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。

近期，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃完成7例病人的臨床實(shí)驗(yàn)，獲得更加令人信服的結(jié)果。但目前，臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果距離完全恢復(fù)復(fù)雜視覺(jué)仍有較大空間，團(tuán)隊(duì)將持續(xù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和材料的迭代，逐步縮小與正常視覺(jué)功能的差距。

該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技創(chuàng)新2030“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目、上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)和上海市重大專項(xiàng)等基金的支持，楊入祎、趙鵬、王歷陽(yáng)、馮琛莉、彭陳為論文的共同第一作者，張嘉漪、顏彪、袁源智、姜春暉為該論文的通訊作者。

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