衰老是一種機(jī)體對(duì)環(huán)境的生理和心理適應(yīng)能力進(jìn)行性降低、逐漸趨向死亡的現(xiàn)象。隨著年齡的增長(zhǎng)，形態(tài)與主要感覺(jué)器官功能等都會(huì)發(fā)生衰退，視覺(jué)更是首當(dāng)其沖。但是，近日有兩大海外科研團(tuán)隊(duì)相繼宣布，其針對(duì)衰老和青光眼造成的視力下降問(wèn)題的研究，均取得了重大突破，或可有效逆轉(zhuǎn)衰老的時(shí)鐘。

其中，來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家戴維?辛克萊爾及其同事在國(guó)際頂刊 Nature 上在線發(fā)表的研究 Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision，采用生物學(xué)辦法來(lái)試圖糾正眼睛和大腦之間信息傳輸中的問(wèn)題。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)把小鼠眼睛的神經(jīng)元重編程到一個(gè)更年輕的狀態(tài)，讓其視力獲得再生和恢復(fù)。而來(lái)自歐洲的科學(xué)家則選擇將猶他電極陣列植入相應(yīng)神經(jīng)元，通過(guò)控制注入大腦的電流量形成眼內(nèi)閃光，讓小鼠更快完成識(shí)別，從而完全繞開(kāi)了對(duì)眼睛的需求。

眾所周知，我們的視覺(jué)系統(tǒng)很復(fù)雜，不但有接收入射光的感光器，在這些感光器和大腦之間還存在著至少三種類型的神經(jīng)元。這些視覺(jué)輸入一旦進(jìn)入大腦，數(shù)個(gè)專屬區(qū)域會(huì)將把小塊兒的形狀與動(dòng)作構(gòu)建成場(chǎng)景，從而完成闡釋。而這一處理結(jié)果可能還會(huì)進(jìn)入處理閱讀或面部識(shí)別等其他大腦區(qū)域，從而進(jìn)一步解釋。

圖 | 放射狀切片掃描狀態(tài)下的眼睛及視神經(jīng)

重編程神經(jīng)元法

在組織修復(fù)中，哈佛團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到，僅通過(guò)激活四個(gè)特定基因就可以將許多細(xì)胞類型轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，這一進(jìn)展讓他們頗為興奮。但不幸的是，在廣泛激活這些基因的同時(shí)會(huì)造成小鼠死亡，因?yàn)檫@些基因會(huì)促進(jìn)正常細(xì)胞喪失同一性并發(fā)生分裂失控。

哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院科學(xué)家們認(rèn)為這些問(wèn)題大多是 MYC 基因引起的，因此，轉(zhuǎn)而專注于處理其余三個(gè)基因。第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果佐證了這一猜想：激活老年鼠細(xì)胞中的其他三個(gè)基因可以使細(xì)胞恢復(fù)年輕特性的同時(shí)，不會(huì)喪失正常的細(xì)胞功能。

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是眼內(nèi)的一種神經(jīng)元，它們能將伸長(zhǎng)的部分（稱為軸突）從眼睛連接到大腦。這些軸突如果在發(fā)育早期受損，是可以得到再生的，但到了成年以后，這種能力就會(huì)很快消失。

因此，研究人員破壞了視神經(jīng)，然后激活了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中的三個(gè)干細(xì)胞基因。這樣有了活躍的基因，即使是成年和患青光眼的小鼠，也能很快恢復(fù)大腦和眼睛之間的聯(lián)系。最終的視力測(cè)試表明，這種基因治療方案可以恢復(fù)近一半的視力。將三個(gè)月大的小鼠與一歲左右的小鼠進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，基本可以確認(rèn)，這一辦法對(duì)衰老帶來(lái)的視力減退情況十分適用。

并且這一研究結(jié)果也支持了之前的觀點(diǎn)：衰老的背后是表觀遺傳變異的累積，要逆轉(zhuǎn)某種復(fù)雜組織年齡、并恢復(fù)其生物學(xué)功能是可能的。

值得一提的是，上述所有基因治療過(guò)程均未發(fā)生新細(xì)胞增長(zhǎng)。相反，幾乎是依靠現(xiàn)有細(xì)胞來(lái)修復(fù)或替換視神經(jīng)的受損部分，也就是軸突。而這種修復(fù)效果主要取決于甲基化 DNA 化學(xué)修飾的變化，這種變化可以改變?cè)S多基因的活性。

“繞過(guò)眼睛” 的硬件植入法

第二項(xiàng)研究由四名歐洲研究人員完成，主要著眼于眼球下游的部分。

當(dāng)光信號(hào)進(jìn)入大腦，與視網(wǎng)膜一對(duì)一物理映射的區(qū)域?qū)⑹紫冗M(jìn)行解碼。換句話說(shuō)，大腦中這一率先接收視網(wǎng)膜信號(hào)的神經(jīng)元的幾何形狀直接反映了視網(wǎng)膜本身的布局。正是利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，研究人員可以通過(guò)一些電子設(shè)備來(lái)嘗試激活視覺(jué)系統(tǒng)，并做到完全不涉及眼睛。

具體做法是將猶他電極陣列連接到該區(qū)域中的神經(jīng)元。由于此次的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是動(dòng)物而不是人類，所以研究人員只植入了一組猶他陣列，電極數(shù)量也就不多，但這對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，也完全滿足需求了。

通過(guò)這些植入物，研究人員不僅可以連接到視覺(jué)信號(hào)首先到達(dá)并被解釋的大腦區(qū)域，還可以連接到進(jìn)行下一步解碼處理的大腦區(qū)域。這樣以來(lái)，研究人員就可較為精準(zhǔn)地控制注入大腦的電流量，做到只刺激小鼠的小范圍視野，而不會(huì)使其因刺激過(guò)于強(qiáng)烈而不知所措。

這些電流會(huì)讓小鼠產(chǎn)生所謂的 “光幻視”，就是通常所說(shuō)的小閃光。而且，根據(jù)大腦這一區(qū)域的幾何形狀，研究人員還可以控制閃光燈在視野中出現(xiàn)的位置。

事實(shí)上，這一方法真的有效。我們知道，通常靈長(zhǎng)類動(dòng)物的眼睛會(huì)不自覺(jué)地轉(zhuǎn)向所感知到的閃光源，盡管那個(gè)地方實(shí)際上并沒(méi)有在眼睛中顯示出實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。有研究人員曾訓(xùn)練猴子，讓其識(shí)別兩個(gè)點(diǎn)是垂直排列還是水平排列，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)是由電極產(chǎn)生的光幻視時(shí)，猴子們就能分辨出來(lái)。盡管這種方法并沒(méi)有直觀的物理展示效果好，但肯定會(huì)比隨機(jī)選擇的效果要好得多。

研究人員又試著訓(xùn)練猴子來(lái)識(shí)別字母，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用注入電流來(lái)呈現(xiàn)字母時(shí)，猴子可以完成識(shí)別。換句話說(shuō)，猴子們可以識(shí)別眼內(nèi)閃光呈現(xiàn)出的字母，同樣這種方式并沒(méi)有展示真實(shí)字母的效果好，但是遠(yuǎn)高于其他隨機(jī)呈現(xiàn)的方式。

離實(shí)際應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？

美國(guó)加利福尼亞州斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的 Andrew Huberman 探討了研究結(jié)果是否能推及到人類的問(wèn)題。他指出，雖然文中描述的轉(zhuǎn)錄因子的作用，仍需在人類中進(jìn)一步驗(yàn)證。但研究結(jié)果提示，它們或能重編程不同物種的大腦神經(jīng)元。

文中提及的兩大科學(xué)發(fā)現(xiàn)雖讓人振奮不已，但我們需要明確的一點(diǎn)是，目前為止，這兩大實(shí)驗(yàn)都還處在早期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，離人類的治療還有很遠(yuǎn)的距離。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員無(wú)法直接詢問(wèn)那些動(dòng)物看到了什么，而是只能依靠對(duì)它們視覺(jué)能力的間接測(cè)試。

因此，也就很難解釋這兩種技術(shù)給視覺(jué)帶來(lái)的了多大的變化。并且這類實(shí)驗(yàn)還存在很多潛在的安全問(wèn)題，特別是涉及到改變?nèi)祟惢虻牟糠帧?/p>

但這至少意味著，在 “逆生長(zhǎng)” 這條道路上，我們?cè)俅蜗蚯斑~出了關(guān)鍵性的 “兩步”—— 首先是可以肯定，當(dāng)對(duì)大腦右側(cè)區(qū)域的電極進(jìn)行刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生人為視覺(jué)效果，從而能夠?qū)崿F(xiàn)繞過(guò)眼睛恢復(fù)視力的目的；

其次是針對(duì)衰老或創(chuàng)傷造成的神經(jīng)功能喪失問(wèn)題，只需要通過(guò)較小的基因干預(yù)就能得到恢復(fù)?？梢韵胂?，這項(xiàng)研究如果得以繼續(xù)推進(jìn)，未來(lái)必將為除視力問(wèn)題之外更廣闊的層面帶來(lái)助益。

來(lái)源：麻省理工科技評(píng)論