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)