腦聲常談丨薛天教授團隊2025年研究成果匯總

2025年，中國科學技術大學薛天教授團隊在光感知、視覺修復與神經精神調控交叉領域取得一系列國際領先的突破性成果，在《Cell》、《Neuron》、《PNAS》等頂級期刊連續發表多篇高水平論文，不僅拓展了人類視覺能力邊界，更深入揭示了光污染如何通過特定神經環路誘發抑郁，為精神疾病的非藥物干預提供了全新思路。

實現人類近紅外“色覺”感知

2025年5月22日，中國科學技術大學生命科學與醫學部和合肥微尺度物質科學國家研究中心薛天、馬玉乾團隊，工程科學學院龔興龍/王勝團隊，復旦大學化學系張凡團隊等共通訊在Cell雜志發表了“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”，揭示了“上轉換隱形眼鏡”實現人類近紅外時空彩色視覺。

人類因視蛋白的熱力學物理限制無法感知紅外光，但實現裸眼探測不可見的多光譜紅外光具有重要應用價值。

本研究開發了一種可穿戴近紅外上轉換隱形眼鏡（UCLs），具備優良的光學性能、親水性、柔韌性和生物相容性。實驗表明，佩戴UCL的小鼠能識別近紅外光的時間與空間信息并據此做出行為決策；人類受試者佩戴后亦能分辨近紅外光的時序編碼與空間圖像。尤為突破的是，團隊進一步研制出三色上轉換隱形眼鏡（tUCLs），使人類能夠區分多種近紅外波段，并將其感知為紅、綠、藍三原色，首次實現裸眼近紅外時空彩色視覺。

該研究展示了高分子可穿戴材料在非侵入式紅外視覺增強中的巨大潛力，為人類拓展感官維度、感知并傳遞紅外光的時間、空間與色彩信息開辟了全新路徑。

意義：入選 2025年度“中國生命科學十大進展”，推動視覺增強技術從科幻走向現實。

文章來源

DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.019

眼睛是窗口，大腦才是光的指揮中心

2025年5月24日，中國科學技術大學薛天團隊在Current Opinion in Neurobiology雜志發表了“Neural-circuit architecture underlying non-image-forming visual functions”，揭示了非成像視覺功能的神經環路架構。

感知并響應環境信號是生存與認知的基礎。光作為最古老而強大的環境線索之一，已在地球上塑造生命長達數十億年。在哺乳動物中，光信息主要由視網膜感光細胞視桿細胞、視錐細胞和內在光敏性視網膜神經節細胞（ipRGCs）所捕獲。其中，視桿與視錐細胞負責成像視覺，而進化上更為古老的非成像視覺功能（如晝夜節律光同步、瞳孔對光反射，以及光對代謝、情緒和神經發育的調控）則被保留并精細擴展。

盡管人類及模式生物中的非成像視覺功能已有部分解析，但光如何通過神經環路協調多種行為的機制仍不完整。近年來，隨著ipRGCs的發現和系統神經科學工具的進步，在以下三個領域取得關鍵突破：

（1）感光細胞對光信息的編碼機制；

（2）視網膜至腦區投射通路；

（3）中樞介導光調控生理功能的神經機制。

這些進展逐步揭示了非成像視覺功能與其“眼–腦”神經環路之間的因果關系。本綜述系統總結上述三大領域的突破性成果，并指出當前亟待解決的核心科學問題。

意義：闡明NIF神經環路不僅深化了對“光如何塑造生命節律與心理健康”的理解，也為光療、健康照明設計及抑郁癥、睡眠障礙等疾病的非藥物干預提供了精準靶點。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.conb.2025.103052

AAV精準送藥到“眼底工廠”

2025 年 5 月 29 日，中國科學技術大學薛天教授研究團隊在Research雜志發表了“An Engineered Intravitreal Injection Retinal Pigment-Epithelium-Tropic Adeno-Associated Virus Vector Expressing a Bispecific Antibody Binding VEGF-A and ANG-2 Rescues Neovascular Age-Related Macular Degeneration in Animal Models and Patients”，揭示了新型AAV精準靶向RPE，雙抗VEGF/ANG-2逆轉濕性黃斑變性。

本研究開發了一種新型視網膜色素上皮（RPE），通過玻璃體腔注射實現RPE靶向、高效且安全的基因表達。該載體遞送一種同時靶向VEGF和ANG-2的雙特異性抗體，在嚙齒類和非人靈長類脈絡膜新生血管模型中均展現出強效抗血管生成作用和良好耐受性。

基于此，研究團隊開展了研究者發起的單中心、單臂臨床試驗（ChiCTR2400085329），首次在新生血管性年齡相關性黃斑變性（nAMD）患者中驗證該療法的安全性與有效性，單次治療可有效抑制疾病進展，且安全性良好。

該工作不僅為nAMD提供了一種有望替代頻繁眼內注射的長效基因治療新策略，其RPE靶向AAV平臺亦具備拓展應用于其他RPE相關眼病的潛力。

意義：有望替代頻繁眼內注射的長效基因治療新策略。

文章來源

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12120248/

夜間光照致抑郁的保守神經通路

2025年6月6日，中國科學技術大學薛天團隊與中國科學院昆明動物研究所姚永剛，合肥大學趙歡團隊合作在PNAS期刊上發表了“Light at night negatively affects mood in diurnal primate-like tree shrews via a visual pathway related to the perihabenular Nucleus”，揭示了夜間光照通過外側韁核周邊核相關視覺通路損害晝行性靈長類近緣動物樹鼩的情緒。

為深入探究夜間長期光照（LAN）對健康的潛在威脅及其神經機制，研究團隊采用與靈長類親緣關系密切的晝行性動物模型中緬樹鼩，對其實施為期3周的前半夜LAN暴露。

結果顯示，LAN顯著誘發抑郁樣行為并損害長期記憶，但未擾亂日常活動節律，表明其影響具有功能特異性。通過神經環路追蹤，研究首次在樹鼩中發現視網膜直接投射至外側韁核周邊區（pHb），而pHb進一步支配伏隔核（NAc）；功能驗證表明，pHb對LAN誘導的情緒障礙至關重要，但不參與記憶損傷。轉錄組分析進一步揭示，LAN暴露后NAc區域多個抑郁癥相關基因（如HTR1ANCAN）表達發生顯著改變，提示存在持久的分子重塑。

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綜上，該研究揭示了一條“視網膜→pHb→NAc”的保守視覺通路介導LAN誘發的抑郁樣行為，為理解光污染對人類情緒健康的危害提供了高度可轉化的神經生物學證據。

意義：首次在接近人類的晝行性模型中證實光污染致郁機制，為城市照明政策與抑郁癥預防提供科學依據。

文章來源

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12167994/

光與生命調控的全景圖

2025年 6 月 16 日，中國科學技術大學薛天教授研究團隊在Neuron雜志發表了“Light, opsins, and life: Mammalian photophysiological functions beyond image perception”，揭示了光、視蛋白與生命：超越成像感知的哺乳動物光生理功能。

光作為一種基本的能量形式和感官輸入，深刻塑造了地球上的生命形態。在哺乳動物中，通過眼睛感知光線以形成圖像（成像視覺，IF）對生存至關重要。然而，除了成像視覺之外，光還介導多種非成像視覺（NIF），例如晝夜節律的光同步和瞳孔對光反射。

近年來的研究進一步表明，光還能廣泛影響多種生理與行為過程，包括情緒、代謝、認知、痛覺、睡眠以及神經發育。哺乳動物中主要的感光蛋白：視蛋白（opsins）不僅表達于視網膜中的視桿細胞、視錐細胞和內在光敏性視網膜神經節細胞（ipRGCs），還存在于眼外組織，如大腦、皮膚和脂肪組織中。這些位于眼部及眼外組織的視蛋白共同參與光信號的檢測并協同介導多樣的非成像視覺功能。

本綜述聚焦于光對哺乳動物的非成像視覺效應，重點闡述其對生理功能的調控作用以及相關光感受器和神經環路所扮演的角色。同時，本文也強調了這些發現對人類健康的重要啟示，呼吁深入、全面地理解“光與生命”之間的相互作用。

意義：

• 全面梳理哺乳動物中非成像光感知（NIF）功能；

• 揭示視蛋白（OPN1-5等）廣泛分布于腦、皮膚、脂肪等外周組織；

• 闡明光對晝夜節律、睡眠、情緒、代謝、認知的多維調控；

• 提出“全身光感知網絡”概念，為光療、個性化健康干預奠定理論基礎。

文章來源

10.1016/j.neuron.2025.05.025

開發快速抗抑郁新藥 TMU4142

2025年11月12日，中國科學技術大學曹燦教授、薛天教授以及天津醫科大學陳賀教授在《Cell》雜志發表了“Pathway-selective 5-HT1AR agonist as a rapid antidepressant strategy”，揭示了選擇性5-HT1AR激動劑作為快速抗抑郁策略。

突觸前5-HT?A受體（自受體）主要通過Gi3蛋白介導負反饋抑制，削弱傳統抗抑郁藥的療效；而突觸后5-HT?A受體（異受體）則主要偶聯Go蛋白促進抗抑郁效應。然而，如何在激活異受體的同時避免自受體引發的負反饋，一直是藥物研發的重大挑戰。

本研究系統解析了5-HT?A受體與三種不同Gi/o家族G蛋白（GoA、Gi3、Gz）及六種激動劑形成的復合物結構，并結合功能分析揭示了該受體識別不同激動劑的分子模式及其對Gi/o亞型信號通路的選擇性機制。基于此，研究團隊理性設計出一種通路選擇性激動劑TMU4142：它能高效激活GoA通路，同時顯著減少對Gi3的激活。

在抑郁癥小鼠模型中，TMU4142表現出快速起效的抗抑郁樣作用。這些結果表明：利用自受體與異受體下游Gi/o信號通路的差異（Gi3 vs. GoA），可實現功能分離，為開發快速、高效、低副作用的新型抗抑郁藥物提供了全新策略和先導化合物。

意義：本研究通過解析5-HT1A受體與不同G蛋白的結構與信號選擇性，成功設計出高選擇性GoA激動劑TMU4142，可繞過自受體負反饋、快速發揮抗抑郁作用，為開發起效快、副作用小的新型抗抑郁藥提供了全新策略和先導分子。

文章來源

10.1016/j.cell.2025.10.022

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