作者:王静 来源:中国科学报 发布时间:2012-4-20 9:2:21
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周逸峰小组、张雨东小组合作邂逅“超视力”
 
■本报记者 王静
 
沙博是一名大学二年级学生。幸运的是,他在大学入学时还有1.2的视力。但他对此并不满意,而且这种不满意让他抓住了一次提高视力的机会。现在,他有2.0的“超视力”。
 
“这一收获来自一项联合实验,是中国科技大学周逸峰研究小组和中科院成都光电技术研究所张雨东研究小组的合作研究。”沙博说。
 
作为参与者,他得意地告诉记者,4月16日,《自然》新刊《科学报告》(Scientific Reports)在线发表了这项实验的成果。
 
一念之下的签约
 
4月12日,在中科院脑功能与脑疾病重点实验室一间狭小、拥挤的办公室里,周逸峰向《中国科学报》记者讲述了实验的设计过程。
 
2008年的暑假,中科院成都光电所副所长范天泉一行造访中国科大研究生院。研究生院安排几位教授与其座谈,探讨双方在生物医学工程领域可能的合作前景。
 
“原本光电技术与生命科学没有太多关联”,但喜欢思考的周逸峰经过琢磨,感觉自己有关提高视力的研究与成都光电所所长张雨东的人眼自适应光学的研究,或许能发生某种联系。
 
他很清楚,如果人眼光学系统和视觉神经系统都能发育到最佳,正常人眼视力应该能达到2.0~2.5,甚至更高。然而,在日常生活中,人们的视觉神经系统往往不能发育到最佳,致使大部分正常人视力只能达到1.0~1.5。
 
周逸峰于当年8月前往成都考察。看到成都光电所自适应光学重点实验室的设备后,他大脑里很快闪出一个假设:如果通过使用人眼自适应矫正仪,人为地把人眼光学系统矫正到接近完美状态,使得高空间频率精细刺激图像可以在视网膜上形成足够清晰的成像,然后在此时进行知觉学习训练,会不会改善视觉神经系统的功能,会不会因此而进一步提高正常人的视力呢?
 
他把自己的实验设想与张雨东进行了沟通。在经过一番讨论后,双方确定了具体的实验设计,并当即签订了合作协议。大家都很有兴趣试一试。
 
联合实验验证假设
 
合作研究小组的设计在“973”计划、国家自然科学基金和成都光电所前沿科学项目支持下展开实施。
 
在实验中,他们对20岁左右正常被试者测量视力等视功能后,让他们每天参加一小时视觉训练。这种训练,即在自适应光学系统上,呈现一种高空间频率光波的黑白条纹图像,让被试者根据要求完成图像的检测任务。训练程序根据完成任务情况,自动调控图像参数,使之维持在一定的难度水平上。如此反复多次,坚持10~12天,每天1小时左右。
 
就是在接受视力训练后,沙博有了“超视力”。
 
据介绍,同时与沙博一样经过训练的绝大多数人的视力都得到了提高,他们的“超视力”在5个月后复测时仍可保持。
 
“这项实验反映了在一定的条件下,经过学习,成年神经系统对图像识别的能力可大大提高。即便是发育成熟后,正常成年视觉神经系统仍具有相当程度的可塑性。不过,这些可塑性的发挥,受限于人眼的光学系统质量。”周逸峰说。
 
收获多个意外伙伴
 
周逸峰介绍,在实验中,合作研究小组邀请了加拿大McGill大学视觉研究所所长Robert Hess给予指导。他参与完善了实验设计和数据处理及论文的写作工作。
 
此外,实验的技术部分于2011年获得了两项美国发明专利授权。
 
中国科大生命科学学院神经科学系主任毕国强认为,这项研究成果具有很强的应用价值,不仅可用于探索新的治疗方法,提高视力低下患者的视功能,还为正常人眼达到“超视力”提供了可能,可应用于一些特殊行业。
 
同时,这项研究还隐含着一个深层次的神经生物学原理——神经系统如何提高处理信息的能力。在正常情况下,通过外界输入的信息,只能达到某种水平。如果提高输入精度,神经系统能通过学习提高处理信息的能力。
 
“当然,这一过程具体的神经生物学机制有待进一步研究。”他说。
 
《中国科学报》 (2012-04-20 A1 要闻)
 
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