衰老是一種機體對環(huán)境的生理和心理適應能力進行性降低、逐漸趨向死亡的現(xiàn)象。隨著年齡的增長，形態(tài)與主要感覺器官功能等都會發(fā)生衰退，視覺更是首當其沖。但是，近日有兩大海外科研團隊相繼宣布，其針對衰老和青光眼造成的視力下降問題的研究，均取得了重大突破，或可有效逆轉(zhuǎn)衰老的時鐘。

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

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

眾所周知，我們的視覺系統(tǒng)很復雜，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。這些視覺輸入一旦進入大腦，數(shù)個專屬區(qū)域會將把小塊兒的形狀與動作構建成場景，從而完成闡釋。而這一處理結果可能還會進入處理閱讀或面部識別等其他大腦區(qū)域，從而進一步解釋。

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

在組織修復中，哈佛團隊認識到，僅通過激活四個特定基因就可以將許多細胞類型轉(zhuǎn)化為干細胞，這一進展讓他們頗為興奮。但不幸的是，在廣泛激活這些基因的同時會造成小鼠死亡，因為這些基因會促進正常細胞喪失同一性并發(fā)生分裂失控。

哈佛大學醫(yī)學院科學家們認為這些問題大多是 MYC 基因引起的，因此，轉(zhuǎn)而專注于處理其余三個基因。第一組實驗結果佐證了這一猜想：激活老年鼠細胞中的其他三個基因可以使細胞恢復年輕特性的同時，不會喪失正常的細胞功能。

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞是眼內(nèi)的一種神經(jīng)元，它們能將伸長的部分（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)細胞中的三個干細胞基因。這樣有了活躍的基因，即使是成年和患青光眼的小鼠，也能很快恢復大腦和眼睛之間的聯(lián)系。最終的視力測試表明，這種基因治療方案可以恢復近一半的視力。將三個月大的小鼠與一歲左右的小鼠進行比較發(fā)現(xiàn)，基本可以確認，這一辦法對衰老帶來的視力減退情況十分適用。

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

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

“繞過眼睛” 的硬件植入法

第二項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。

當光信號進入大腦，與視網(wǎng)膜一對一物理映射的區(qū)域?qū)⑹紫冗M行解碼。換句話說，大腦中這一率先接收視網(wǎng)膜信號的神經(jīng)元的幾何形狀直接反映了視網(wǎng)膜本身的布局。正是利用這種對應關系，研究人員可以通過一些電子設備來嘗試激活視覺系統(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。由于此次的實驗對象是動物而不是人類，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，但這對實驗場景來說，也完全滿足需求了。

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

這些電流會讓小鼠產(chǎn)生所謂的 “光幻視”，就是通常所說的小閃光。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。

事實上，這一方法真的有效。我們知道，通常靈長類動物的眼睛會不自覺地轉(zhuǎn)向所感知到的閃光源，盡管那個地方實際上并沒有在眼睛中顯示出實質(zhì)性內(nèi)容。有研究人員曾訓練猴子，讓其識別兩個點是垂直排列還是水平排列，研究結果發(fā)現(xiàn)，當兩個點是由電極產(chǎn)生的光幻視時，猴子們就能分辨出來。盡管這種方法并沒有直觀的物理展示效果好，但肯定會比隨機選擇的效果要好得多。

研究人員又試著訓練猴子來識別字母，結果發(fā)現(xiàn)，當用注入電流來呈現(xiàn)字母時，猴子可以完成識別。換句話說，猴子們可以識別眼內(nèi)閃光呈現(xiàn)出的字母，同樣這種方式并沒有展示真實字母的效果好，但是遠高于其他隨機呈現(xiàn)的方式。

離實際應用還有多遠？

美國加利福尼亞州斯坦福大學醫(yī)學院的 Andrew Huberman 探討了研究結果是否能推及到人類的問題。他指出，雖然文中描述的轉(zhuǎn)錄因子的作用，仍需在人類中進一步驗證。但研究結果提示，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發(fā)現(xiàn)雖讓人振奮不已，但我們需要明確的一點是，目前為止，這兩大實驗都還處在早期的動物實驗階段，離人類的治療還有很遠的距離。因為在實驗過程中，研究人員無法直接詢問那些動物看到了什么，而是只能依靠對它們視覺能力的間接測試。

因此，也就很難解釋這兩種技術給視覺帶來的了多大的變化。并且這類實驗還存在很多潛在的安全問題，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” 這條道路上，我們再次向前邁出了關鍵性的 “兩步”—— 首先是可以肯定，當對大腦右側(cè)區(qū)域的電極進行刺激時會產(chǎn)生人為視覺效果，從而能夠?qū)崿F(xiàn)繞過眼睛恢復視力的目的；

其次是針對衰老或創(chuàng)傷造成的神經(jīng)功能喪失問題，只需要通過較小的基因干預就能得到恢復?？梢韵胂螅@項研究如果得以繼續(xù)推進，未來必將為除視力問題之外更廣闊的層面帶來助益。

來源：麻省理工科技評論