中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)詳解小鼠實(shí)驗(yàn)原理 人類實(shí)驗(yàn)需要先通過理念和倫理審核
正在接受“水迷宮”實(shí)驗(yàn)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(huán)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(xué)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(dòng)物看到了原本看不到的紅外光。由于探測紅外光被普遍應(yīng)用于夜視儀上,有網(wǎng)友稱,人類實(shí)現(xiàn)了“滴眼藥水就能夜視”的夢想。對(duì)此,參與實(shí)驗(yàn)的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)鮑進(jìn)教授表示,想要實(shí)現(xiàn)“人眼夜視”還有很長的路要走,但此次發(fā)現(xiàn)有望帶來治療色盲癥的“眼藥水”。
世界首次
中美科學(xué)家讓小鼠看見紅外光
很多人小時(shí)候都做過這種實(shí)驗(yàn),一束陽光通過三棱鏡,會(huì)變化出從紅色到紫色的“七色光彩”,這些光被稱作“可見光”。實(shí)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(duì)于已經(jīng)能夠?qū)⒁曇皵U(kuò)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(gè)可望而不可及的夢想。
近日,人類朝實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢想邁出了一大步,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官方網(wǎng)站宣布,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部薛天教授研究組與美國馬薩諸塞州州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院韓綱教授研究組合作,通過給小鼠視網(wǎng)膜注射納米材料,首次實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)夜間觀測的效果,因此有網(wǎng)友看到此次的發(fā)現(xiàn)后,認(rèn)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(bào)記者就此采訪了此次研究的共同第一作者鮑進(jìn)教授。
機(jī)緣巧合
給小鼠的視網(wǎng)膜注射納米材料
鮑進(jìn)教授介紹,這次發(fā)現(xiàn)一定程度上是機(jī)緣巧合的結(jié)果。此前,中國科大生命科學(xué)學(xué)院執(zhí)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(xué)的韓綱教授合作中,了解到了一款能夠?qū)⒏淖兗t外光波長的納米材料。在隨后的實(shí)驗(yàn)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(yīng)用到動(dòng)物的視網(wǎng)膜,讓動(dòng)物可以看到紅外光。于是,科學(xué)家用一種注射器,將納米材料注射到了小鼠的視網(wǎng)膜中。
小老鼠畢竟不是人類,不可能告訴科學(xué)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(jìn)教授介紹,實(shí)驗(yàn)中科學(xué)家會(huì)觀察紅外光對(duì)小鼠腦電波的影響,沒注射納米材料的小鼠面對(duì)紅外光,其腦電波幾乎沒有變化,說明其意識(shí)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(shí),可以看到小鼠的腦電波產(chǎn)生了和見到可見光時(shí)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(duì)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(duì)于紅外光有明顯的反應(yīng)。
這些反應(yīng)說明,注射了納米材料的小鼠確實(shí)對(duì)可見光產(chǎn)生了反應(yīng)。鮑進(jìn)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?yàn)閯?dòng)物對(duì)于綠色的反應(yīng)比較強(qiáng)烈。”
巧妙實(shí)驗(yàn)
讓小鼠說出“看到圖像了”
在另一個(gè)名為“明暗箱”的實(shí)驗(yàn)中,科學(xué)家們將一個(gè)箱子分成兩部分,中間僅留一個(gè)小洞,洞的一側(cè)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(cè)則安放了紅外光。實(shí)驗(yàn)中,沒有注射過納米材料的小鼠會(huì)在洞兩邊來回穿梭,逗留的時(shí)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(cè)逗留,這個(gè)實(shí)驗(yàn)再次證明了注射了納米材料的小鼠“感受”到了紅外光。
但實(shí)驗(yàn)人員還想更進(jìn)一步,就像再嚴(yán)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(gè)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(jìn)坦言,驗(yàn)證小鼠能否看到圖像的一系列實(shí)驗(yàn)是整個(gè)研究過程中最難的一步,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)持續(xù)了大約半年時(shí)間。最終,科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一套名為“水迷宮”的實(shí)驗(yàn),將小鼠放進(jìn)一個(gè)水箱中,小鼠會(huì)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(gè)救命平臺(tái)。
水箱中,有兩個(gè)通道,通道上分別有一個(gè)紅外光照射出的圖案,每次實(shí)驗(yàn)中,隱藏的救命平臺(tái)都位于固定的圖案下方,隨著反復(fù)實(shí)驗(yàn),小鼠很快學(xué)到了救命的平臺(tái)位于固定的圖案處,因此無論實(shí)驗(yàn)人員將圖案和平臺(tái)放在哪個(gè)通道,小鼠總能準(zhǔn)確地找到正確的通道和救命平臺(tái)。
此后,實(shí)驗(yàn)人員多次改變了紅外光打出的圖案,小鼠都能夠在實(shí)驗(yàn)中做出相同的反應(yīng),“小鼠的反應(yīng)證明,注射納米材料之后,它們確實(shí)能夠分辨出紅外光的圖案。”
疑問
這個(gè)實(shí)驗(yàn)人類適用嗎?
鮑進(jìn)表示,雖然人類視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)與小鼠的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)很相近,理論上這項(xiàng)技術(shù)可以轉(zhuǎn)換到人類身上,但要真的實(shí)現(xiàn)這個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn),也需要先通過理念和倫理的審核,才能進(jìn)行。”
參與實(shí)驗(yàn)的韓綱也在接受媒體采訪時(shí)說,理論上這種“納米材料”對(duì)人是有效的,研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在狗身上開展進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。與戴上現(xiàn)有的紅外夜視儀后,人眼的常規(guī)視覺會(huì)受到影響不同,韓綱說,實(shí)驗(yàn)證明,這種新材料可以在感知紅外光的同時(shí),保持常規(guī)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(jìn)表示,目前來看,這款新技術(shù)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(shù),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(gè)角度來看,這個(gè)技術(shù)有望給色盲癥患者帶來福音。 (記者 屈暢 統(tǒng)籌 蔣朔)
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