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全球首例!復旦科學家借助腦機接口使失明動物恢復光視覺能力|界面新聞

據澎湃新聞,6月6日凌晨2點,中國科學家在《科學》(Science)雜志上線的最新研究成果,借助腦機接口等技術,成功研發(fā)出全球首款具有超寬光譜響應能力的視覺假體新一代視覺假體不僅使失明動物恢復可見光視力,還可擴展其視覺功能,這為失明患者復明提供了新可能。

這是我國研究人員在視覺假體領域取得重大突破。上述科研成果由復旦大學集成電路與微納電子創(chuàng)新學院周鵬/王水源團隊、腦科學研究院張嘉漪/顏彪團隊聯合中國科學院上海技術物理研究所胡偉達團隊合作完成。研究題為《碲納米線視網膜假體增強失明視覺》(“Tellirium Nanowire Retinal Nanoprosthesis Improves Vision in Models of Blindness”)。

這款基于碲納米線網絡(TeNWNs)的視網膜假體,光譜覆蓋范圍從可見光(470nm)延伸至近紅外二區(qū)(1550nm),遠超人類天然視覺(380-780nm)。

該技術無需依賴任何外部設備即可工作。當這片薄如蟬翼、指甲蓋大小的假體植入失明小鼠的眼底后,它能高效地將接收到的光信號轉化為電信號,直接激活視網膜上尚存的神經細胞,成功使模型恢復了對可見光的感知能力。

全球首例!復旦科學家借助腦機接口使失明動物恢復光視覺能力|界面新聞

這項新技術不僅規(guī)避了侵入性腦部手術的風險,更突破了人類視覺的生理極限。除了修復可見光視覺,該假體還能讓使用者感知紅外光,精確定位如940nm和1550nm的紅外光源,實現視覺功能的拓展,研究人員形象地稱之為“增強版復明”。

科研團隊在非人靈長類動物(食蟹猴)模型上的實驗也驗證了該假體的有效性。植入半年后,動物模型均未觀察到任何不良排異反應,這為后續(xù)推進臨床應用轉化奠定了重要基礎。目前,團隊已著手深入研究視覺假體與視網膜的高效耦合機制。

不過,科研團隊也表示,考慮到目前醫(yī)學倫理的限制,研究暫時不會進入臨床試驗階段。

近年來,全球腦機接口技術飛速發(fā)展,吸引了大量科技公司、醫(yī)療機構、學術研究機構和政府部門的高度關注。

全球首例!復旦科學家借助腦機接口使失明動物恢復光視覺能力|界面新聞

基于腦機接口的技術流程,腦機接口行業(yè)形成了完整的產業(yè)鏈。上游包括,腦電采集設備(如非侵入式電極和侵入式微電極)、腦機接口芯片、處理計算機/數據集和處理算法、操作系統(tǒng)級分析軟件和外部嵌套等;中游主要包括,腦機接口產品提供商;下游則包括,醫(yī)療、消費電子、游戲娛樂、智能家居、機器人等各種應用領域。

據麥肯錫預測,腦機接口在醫(yī)療應用市場規(guī)模有望在2030年達到400億美元,并于2040年達到1450億美元。其中,以中樞神經系統(tǒng)疾病治療為主的嚴肅醫(yī)療的潛在應用規(guī)模2030年預計為150億美元,2040年為850億美元,而以情緒評估與干預為主的消費醫(yī)療的潛在應用規(guī)模2030年預計為250億美元,2040年為600億美元

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