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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(jù)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(lián)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(xiàn)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。

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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(shù)據(jù)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(jù)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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