脑机启侦|给盲眼织一张“光的网”：纳米材料如何重建视觉

人类的视觉世界源于光线与眼睛之间的微妙互动。当光线落在视网膜上的感光细胞时，它就被转化为神经信号，传递给大脑形成图像。但对数以百万计因视网膜退行性疾病而失明的人来说，这一过程却被永远中断。虽然人造视网膜的研发已有数十年，但它们往往依赖外部设备供电、解析度低、视野受限。如今，一项来自中国复旦大学的研究给这个领域带来了革命性突破——一种由碲（Tellurium）纳米线构成的新型视网膜假体，不仅让盲眼重获感光能力，还能让灵长类动物看到人眼本无法感知的红外光。

这项研究于2025年6月5日发表在《Science》杂志，论文标题为《Tellurium nanowire retinal nanoprosthesis improves vision in models of blindness》。研究团队通过设计一种超薄、柔性的纳米材料装置，成功地在人类失明模型中恢复了光感应和视觉皮层活动，更令人惊奇的是，它还赋予实验动物“超能力”般的红外感知功能，为未来的人造视觉系统打开了全新的可能。

如何实现自供电、高分辨率的人造视网膜？

RESEARCH INTRODUCTION

人造视网膜最早的尝试可以追溯到20世纪末期，但当时的装置大多依赖外部电池供电，体积庞大，刺激模式粗糙，只能提供极为有限的光感。近年来，随着材料科学和神经工程的进步，科学家开始尝试使用纳米材料构建更轻薄、更高效的植入设备。而复旦大学团队的创新，在于引入了一种名为“碲纳米线”的新型光电材料，并将其织成一张“神经支架”，模拟视网膜光感层。

为什么选用碲（Tellurium）？碲是一种具有独特光电性能的半金属材料，它的纳米线结构在光照下能够产生显著的光电流，尤其在近红外波段依然保持灵敏。研究团队通过精确调控纳米线的生长方向和排列方式，使得这一材料不仅能对可见光响应，还能对波长超过1000纳米的红外光进行感知，这是人眼本身无法做到的。

从纳米到大脑：研究方法如何展开？

RESEARCH METHOD

整套实验设计可谓严密而系统，涵盖了从材料制备、器件植入到行为和神经活动检测的全流程。研究团队首先在体外合成了超细的碲纳米线，并将其编织成一张柔软、透光且导电的网状薄膜。这张“纳米视网膜”被植入到实验动物的眼球内，恰好位于视网膜下方，与剩余的视网膜神经元贴合接触。

植入对象包括了两类动物模型：一种是完全失明的小鼠（由于遗传缺陷丧失了光感应细胞），另一种是具有正常视觉的食蟹猴。在小鼠实验中，研究人员评估了植入装置后动物的行为恢复能力，例如是否能感知光照变化、是否能完成基于视觉引导的任务。同时，脑电图和皮层钙成像等技术也用于记录视觉皮层的活动情况。

在猴子实验中，研究的重点转向两个方向：一是验证该材料在人类更接近的灵长类动物中是否生物相容、无排异反应；二是测试其是否能赋予猴子“红外视觉”能力——也就是感知那些正常视网膜无法响应的近红外光波段。

结果令人振奋。在完全失明的小鼠模型中，植入纳米视网膜后，动物重新表现出瞳孔对光反射（pupillary light reflex），说明眼睛已经恢复了对光的基本反应。更进一步的是，当这些小鼠接受视觉任务训练时，它们能够在低照度环境中找到光源，并在复杂的图形识别任务中做出正确反应。更具未来感的是灵长类动物实验。在几只视力正常的食蟹猴中，当研究人员用不可见的近红外光源（如940 nm 和 1550 nm）进行刺激时，那些植入了碲纳米线视网膜的猴子表现出明确的视觉皮层响应。

这一发现意味着，这种新型装置不仅能恢复失明者的基础视觉，还可能为人类提供“增强视觉”能力——例如在夜间看清景物、识别热源等。

人机融合的前沿尝试

RESEARCH SIGNIFICANCE

这项研究的意义，远远超出了一种新材料或新器件的技术突破。它触及了神经科学与材料科学交汇的前沿，也勾勒出“人机融合感知”的未来图景。

首先，对于失明患者来说，这种无需外接设备、无需电池供电、分辨率高、反应灵敏的视网膜假体，提供了一种更自然、更轻便的视觉恢复方案。尤其在低照度下也能工作，解决了传统视觉假体夜间无法使用的痛点。

其次，赋予灵长类动物红外感知能力的结果，暗示着人类视觉的“上限”可能被突破。如果将这一技术应用在增强现实设备、特种作业（如消防、夜战）、残障辅助等场景中，或许未来每个人都能像《钢铁侠》那样，拥有多谱段感知能力。

当然，离真正临床使用还有许多步骤要走：包括大规模制备材料的稳定性、长期植入的可靠性、复杂视觉任务下的神经适应性等等。但这项研究无疑是一个令人振奋的信号，标志着人造视觉技术正从“粗放式刺激”走向“精细化重建”，未来或许真的能“让盲者重见光明，让健者看见更多”。

新闻来源：Science

论文参考：DOI: 10.1126/science.adu2987