不靠眼睛也能“讀光”？科學(xué)家給大腦新增“光感”！

想象一下，你的大腦突然能“看見”原本看不見的信號(hào)——不是通過眼睛，而是直接接收光的信息，并將其理解為有意義的指令。這聽起來像科幻小說，但西北大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)讓小鼠做到了這一點(diǎn)。他們開發(fā)出一種超薄、柔軟、完全無線的腦部植入設(shè)備，能用精確控制的光圖案直接向大腦皮層傳遞信息，成功教會(huì)動(dòng)物將這些人工光信號(hào)當(dāng)作一種全新的感官輸入來指導(dǎo)行為。

這項(xiàng)發(fā)表于《自然·神經(jīng)科學(xué)》的研究，標(biāo)志著腦機(jī)接口技術(shù)的一次重大飛躍。傳統(tǒng)方法依賴電極刺激或笨重的光纖線纜，不僅限制動(dòng)物活動(dòng)，還難以實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度的神經(jīng)調(diào)控。而新設(shè)備僅比郵票略大、比信用卡還薄，可貼合在顱骨外側(cè)，無需穿透腦組織。它內(nèi)置一個(gè)由64個(gè)微型LED組成的柔性陣列——每個(gè)LED細(xì)如發(fā)絲——能透過顱骨向大腦皮層投射紅光。由于紅光對(duì)生物組織穿透性好，足以激活經(jīng)過基因改造后對(duì)光敏感的神經(jīng)元，整個(gè)過程完全無創(chuàng)且不影響動(dòng)物自然行為。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員訓(xùn)練小鼠識(shí)別特定的光圖案：比如四塊皮層區(qū)域按特定順序閃爍，代表“去左邊端口領(lǐng)取獎(jiǎng)勵(lì)”。盡管小鼠并未用眼睛看到任何東西，它們的大腦卻迅速學(xué)會(huì)了將這種人工光信號(hào)與行為結(jié)果關(guān)聯(lián)起來，并能在多次干擾測(cè)試中準(zhǔn)確選擇正確路徑。“它們用行動(dòng)告訴我們：‘我收到了信息’，”論文第一作者明正武博士說，“動(dòng)物無法說話，但行為就是它們的語言。”

更令人驚嘆的是，團(tuán)隊(duì)甚至用這套系統(tǒng)“播放”了俄羅斯方塊（Tetris）的游戲序列——復(fù)雜的動(dòng)態(tài)光圖案直接寫入大腦，繞過了所有傳統(tǒng)感官通路。這證明大腦具有驚人的可塑性：只要輸入信號(hào)具備規(guī)律性和一致性，它就能將其整合為有意義的感知，哪怕這種感知在自然界中根本不存在。

這項(xiàng)技術(shù)的潛力遠(yuǎn)不止于基礎(chǔ)研究。未來，它可能為失明者提供新型視覺假體，為截肢者賦予假肢的“觸覺反饋”，甚至幫助中風(fēng)患者重建神經(jīng)通路。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這種高帶寬、無線、可編程的光遺傳平臺(tái)，或?qū)⒊蔀槿藱C(jī)融合的關(guān)鍵橋梁——不是取代人類感官，而是擴(kuò)展其邊界。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、神經(jīng)生物學(xué)家葉夫根尼婭·科佐羅維茨基教授表示：“我們的大腦不斷將電活動(dòng)轉(zhuǎn)化為體驗(yàn)。現(xiàn)在，我們能主動(dòng)創(chuàng)造全新的信號(hào)，看大腦如何學(xué)習(xí)使用它們。”而柔性電子先驅(qū)約翰·羅杰斯則強(qiáng)調(diào)，該設(shè)備完全植入皮下、無需電池或外接線纜，是邁向臨床應(yīng)用的重要一步。

當(dāng)光不再只是被“看見”，而是被“理解”為一種獨(dú)立的感知維度，人類或許正站在開啟“第六感”的門檻上——而鑰匙，就藏在這片薄如蟬翼的芯片之中。

參考資料：DOI：10.1038/s41593-025-02127-6