让小鼠看见红外光的技术能赋予人类“超级视觉”吗？

原文作者：Matthew Warren

将纳米粒子与眼睛中的光感受器结合，就能把红外光变为可见光。

超级鼠来了。经过科学家的一番改造，小鼠能看见哺乳动物（包括人类）一般看不见的红外光。

这只小鼠被赋予了一种“超能力”——可以看见红外光。

图片来源：中国科学技术大学薛天

具体做法是向小鼠眼睛里注入一种纳米粒子，借此将红外光转化为可见光。

和其他哺乳动物一样，人类和小鼠都无法看见红外光。红外光的波长在700纳米到1毫米之间，略长于红光。

但是，中国科学技术大学的神经科学家薛天及其同事开发出了一种可以将红外光转化为可见光的纳米粒子。这种纳米粒子可以吸收波长约为980纳米的光子，再发射出波长较短的光子——约535纳米，对应的是绿光。

薛天团队将纳米粒子附着在能与光感受器（眼睛中将光转化为电脉冲的细胞）结合的蛋白质上，再将其注入小鼠眼睛中。

结果显示，纳米粒子成功附着在光感受器上，且光感受器能对红外光做出响应：产生电信号并激活负责视觉处理的脑区。

夜视游戏

薛天团队开展了一系列实验，证明小鼠确实能够看到红外光并做出响应。

在一个实验中，研究人员让小鼠在一只暗箱和一只被红外光“照亮”的箱子之间进行选择。正常情况下，夜行性的小鼠会选择较为安全的暗箱。普通小鼠对两只箱子没有表现出任何偏好，因为它们无法看见红外光；但是经过改造的小鼠明显倾向于暗箱。

在另一个实验中，薛天团队先训练普通小鼠和改造小鼠将绿光与电击关联起来，随后发现改造小鼠在红外光照射的时候也会吓得不敢动。

最后，研究人员将小鼠放入一个水迷宫中，水迷宫的双臂用不同的光图案照射，但是只有一臂通往看不见的干燥安全区。无论光图案照射用的是可见光还是红外光，改造小鼠都能根据光图案选择出正确的一臂。

“有时候感觉有点诡异，”薛天说，“我们向小鼠展示我们自己都看不见的光图案，在我们看来，那就是一个空白屏幕而已。但小鼠却能做出正确的选择。

应用价值？

其他研究小组也在尝试让啮齿类动物拥有红外视觉。杜克大学的神经科学家Eric Thomson曾开发出一种系统，可以让大鼠通过四个与大脑直接连接的传感器检测到红外光。但是Thomson表示，由于传感器数量有限，提供的视觉信息只能帮大鼠定位光源。

“这项研究的突破之处在于，它证明小鼠可以接收到真实的图像信息。”他说。

薛天认为这项技术具有若干潜在应用，包括赋予人类“超级视觉”。红外视觉可以让人类检测到环境中由人体和物体释放或反射的红外光，从而拥有夜视能力。这一点或可应用于军事和安全领域。

此外，薛天团队希望对这种纳米粒子加以调整，用于递送药物，使药物在眼睛中延迟释放。但是，人体测试还面临着若干障碍，其中也包括安全问题。

薛天介绍说，其团队采用的纳米粒子含有重金属，监管机构不太可能批准将其用于人体，因此他们团队正在开发一种有机版本。

但是，并非所有人都认为这项技术可以用于增强人类视觉。

英国伦敦大学学院的视觉神经科学家Glen Jeffery表示，人类视觉系统经过数百万年的演化，只对电磁频谱的特定部分较为敏感，而且视网膜也不是用来看见红外光的。另外还有一点也无法确定，即人类将如何解读看见的图像：环境可能会更加明亮，图像也会比较刺眼。

因此，Jeffery认为虽然这项研究具有重大的技术意义，但是该技术能产生什么影响还不甚明确。他带着疑虑补充说：“我会是最不想看见红外光的人。”

原文以Night-vision ‘super-mice’ created using light-converting nanoparticles为标题

发布在2019年2月28日《自然》新闻上

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Nature|doi:10.1038/d41586-019-00735-4

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