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工程病毒和护目镜在盲人中恢复对象识别

作为实验工具开始的是什么才能进化为治疗。

佩带红色盖帽和护目镜的坐的人的图象。
扩大 /使用的护目镜。红色盖子不是系统的一部分;它持有跟踪参与者的大脑活动的电极。

我们神经的电脉冲是由一种叫做离子通道的蛋白质产生的,离子通道让离子进出细胞。但是控制离子流动的用途远不止制造神经冲动,还有许多其他的通道是由细胞制造的,甚至还有一些是由细菌和其他没有神经的生物体制造的。

科学家们发现了一些通道,这些通道只有在特定波长的光触发后才允许离子流动。当这些通道被放回神经细胞后,它们被证明是有用的,因为它们让研究人员只利用光就可以激活神经。这一发现创造了一个完整的研究领域——光遗传学——它证明了甚至是复杂的行为喜欢社交可以用光控制。

但光激活的神经活动也是正常生物的一部分,以我们的眼睛的形式存在。通道作为一种研究工具的发展,提出了利用它们来治疗视力下降的前景。在一个重要的概念证明中,研究人员现在使用了一个光敏通道和一些专门的护目镜,让盲人能够定位物体。

恢复愿景

为这项研究志愿的人遭受了视网膜炎Pigmentosa.,一种导致视网膜退化的遗传疾病。最多,这个主题可以区分他的环境中是否有光明。

为了努力恢复参与者的愿景,法国的研究团队设计了一种病毒来携带光敏通道和荧光蛋白,使得研究人员可以确定病毒感染的细胞。研究人员将病毒注入志愿眼中,其中一些受感染的细胞包括通过视神经和脑进入脑的神经细胞。虽然这些细胞与通常感测光的专用细胞不同,但病毒基本上将细胞转化为光敏神经细胞。

但是这种通道对很多波长的光都不敏感(它主要接收黄色的光),所以它自己只能捕捉到少量潜在的视觉信息。这就是眼镜的用途——它们捕捉全光谱的光,并将其转换成通道敏感的琥珀色单色光。护目镜将视觉信息实时地广播到受病毒感染的眼睛中。如果这些渠道成功地接收到这些信息,他们将恢复志愿者的一些视力。

有一段时间,这个“如果”看起来像一个相当大的“如果”。志愿者花了大约一年的时间,包括七个月的视力训练,才开始注意到任何视觉信息。这个人花了那么多时间参加培训的事实证明了他对项目的承诺。

一旦恢复了一定程度的视觉感知,研究人员都有志愿者执行一些基本任务,例如在表格上找到物体。他们比较了三种条件:双眼都没有护目镜;经过治疗的眼睛没有护目镜;并使系统按预期工作,有护目镜和经过处理的眼睛开放。如果没有系统运行,参与者无法找到任何内容。但当护目镜刺激其转基因眼睛时,他的成功率为92%。当存在多个对象时,他能够超过60%的时间。

测试证实,该系统将神经活动恢复到大脑的适当部分进行视觉。

更多的来

恢复对象歧视是一个重要的步骤,即使它远远缩短完整的视觉恢复。但有一些方法可以提高系统的性能。一个明显的方法是参与者的第二眼中的基因工程师细胞。还应该可以将第一眼重新感染,希望增加光响应细胞的数量。

最后,作者建议使用病毒的荧光标签,这将让它们识别光敏细胞所在的位置。这可能允许研究人员定制护目镜以将更多信息项目投入到眼睛最敏感的部分上。最后,进一步培训可能会对志愿者的视觉系统恢复更多的功能活动。

一个重要的警告是,志愿者多年来具有正常的视觉,使他的大脑中的功能视觉处理系统成熟。因此,该系统实质上插入已经工作的视觉网络。对于没有视力的人来说,同样可能不是真的。

撇开系统的局限性不谈,它能正常工作还是令人印象深刻的。几十年前,这个系统的护目镜和基因工程臂都被认为是科幻小说。

自然医学,2021. DOI:10.1038 / s41591 - 021 - 01351 - 4关于Dois.)。

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渠道ARS Technica