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小鼠看到紅外光 “夜視眼藥水” 治色盲有戲
2019-03-06 15:47:53 來源:北京青年報 編輯:
夜視眼藥水” 治色盲有戲

中國科學技術大學詳解小鼠實驗原理 人類實驗需要先通過理念和倫理審核

正在接受“水迷宮”實驗的小鼠

注射了納米材料的小鼠很少待在有紅外光照射的環境中

在“水迷宮”中,小老鼠位于特定紅外光組成的圖形下

在中美科學家合作下,通過給小鼠注射一種納米材料,史上首次讓哺乳動物看到了原本看不到的紅外光。由于探測紅外光被普遍應用于夜視儀上,有網友稱,人類實現了“滴眼藥水就能夜視”的夢想。對此,參與實驗的中國科學技術大學鮑進教授表示,想要實現“人眼夜視”還有很長的路要走,但此次發現有望帶來治療色盲癥的“眼藥水”。

世界首次

中美科學家讓小鼠看見紅外光

很多人小時候都做過這種實驗,一束陽光通過三棱鏡,會變化出從紅色到紫色的“七色光彩”,這些光被稱作“可見光”。實際上,在“七色光”之外,還有更多肉眼看不見的“光”,其中波長長于紅光的一部分光被稱為“紅外光”或“紅外線”。對于已經能夠將視野擴展到宇宙的人類來說,看到就在我們身邊的紅外光,一直是個可望而不可及的夢想。

近日,人類朝實現這個夢想邁出了一大步,中國科學技術大學官方網站宣布,中國科學技術大學生命科學與醫學部薛天教授研究組與美國馬薩諸塞州州立大學醫學院韓綱教授研究組合作,通過給小鼠視網膜注射納米材料,首次實現動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。由于此前人們常用紅外夜視儀的工作原理是,通過探測感知紅外光,實現夜間觀測的效果,因此有網友看到此次的發現后,認為人類是不是今后可以通過“滴眼藥水來夜視了”?

“夜視眼藥水”真的研究出來了嗎?北青報記者就此采訪了此次研究的共同第一作者鮑進教授。

機緣巧合

給小鼠的視網膜注射納米材料

鮑進教授介紹,這次發現一定程度上是機緣巧合的結果。此前,中國科大生命科學學院執行院長薛天在和從事新材料研究的美國馬薩諸塞州州立大學的韓綱教授合作中,了解到了一款能夠將改變紅外光波長的納米材料。在隨后的實驗中,長期從事視覺研究的薛天想到了能否將這種納米材料應用到動物的視網膜,讓動物可以看到紅外光。于是,科學家用一種注射器,將納米材料注射到了小鼠的視網膜中。

小老鼠畢竟不是人類,不可能告訴科學家自己有沒有看到紅外光,那么怎么才能讓小老鼠“說話”呢?

鮑進教授介紹,實驗中科學家會觀察紅外光對小鼠腦電波的影響,沒注射納米材料的小鼠面對紅外光,其腦電波幾乎沒有變化,說明其意識中沒感到什么不同,而用紅外光照射注射了納米材料的小鼠時,可以看到小鼠的腦電波產生了和見到可見光時很相似的變化。小老鼠的腦電波“說話”了。

此外,沒有注射納米材料的小鼠面對紅外光,瞳孔幾乎沒有變化,而注射了納米材料的小鼠瞳孔對于紅外光有明顯的反應。

這些反應說明,注射了納米材料的小鼠確實對可見光產生了反應。鮑進說:“在老鼠的視覺中,它們看到的是一種綠色的形象,之所以選擇綠色,是因為動物對于綠色的反應比較強烈。”

巧妙實驗

讓小鼠說出“看到圖像了”

在另一個名為“明暗箱”的實驗中,科學家們將一個箱子分成兩部分,中間僅留一個小洞,洞的一側沒有任何光線,這種陰暗的地方是老鼠非常喜歡的,洞的另一側則安放了紅外光。實驗中,沒有注射過納米材料的小鼠會在洞兩邊來回穿梭,逗留的時間幾乎一致。注射過納米材料的小鼠則明顯很少在有紅外光的一側逗留,這個實驗再次證明了注射了納米材料的小鼠“感受”到了紅外光。

但實驗人員還想更進一步,就像再嚴重的近視眼也能感覺到外面是白天還是黑夜,“感受到光和能看到清晰的圖像是兩個不同的概念,我們希望能知道,小鼠能不能看到圖像。”那么如何讓小鼠開口,說出自己有沒有看到圖像呢?

鮑進坦言,驗證小鼠能否看到圖像的一系列實驗是整個研究過程中最難的一步,相關的實驗持續了大約半年時間。最終,科學家們設計了一套名為“水迷宮”的實驗,將小鼠放進一個水箱中,小鼠會拼命游泳以免被淹死,但箱子里的水被染成了白色,使得小鼠看不到隱藏在水面下的一個救命平臺。

水箱中,有兩個通道,通道上分別有一個紅外光照射出的圖案,每次實驗中,隱藏的救命平臺都位于固定的圖案下方,隨著反復實驗,小鼠很快學到了救命的平臺位于固定的圖案處,因此無論實驗人員將圖案和平臺放在哪個通道,小鼠總能準確地找到正確的通道和救命平臺。

此后,實驗人員多次改變了紅外光打出的圖案,小鼠都能夠在實驗中做出相同的反應,“小鼠的反應證明,注射納米材料之后,它們確實能夠分辨出紅外光的圖案。”

疑問

這個實驗人類適用嗎?

鮑進表示,雖然人類視網膜的結構與小鼠的視網膜結構很相近,理論上這項技術可以轉換到人類身上,但要真的實現這個夢想,還有很長的路要走:“且不說,人類是否真的需要夜視的功能,就算真的想要做這個實驗,也需要先通過理念和倫理的審核,才能進行。”

參與實驗的韓綱也在接受媒體采訪時說,理論上這種“納米材料”對人是有效的,研究團隊計劃在狗身上開展進一步實驗。與戴上現有的紅外夜視儀后,人眼的常規視覺會受到影響不同,韓綱說,實驗證明,這種新材料可以在感知紅外光的同時,保持常規的視覺。大約10周后,這種夜視能力消失,小鼠正常視覺沒有受到影響。

鮑進表示,目前來看,這款新技術有望為一些色盲癥患者提供巨大的幫助。“某種意義上,我們看不見紅外光也是一種色盲,將紅外光變成可見光的技術,也可以將色盲癥患者看不到的光變成他們能看到的光。從這個角度來看,這個技術有望給色盲癥患者帶來福音。 (記者 屈暢 統籌 蔣朔)

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