2025年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天教授團隊在光感知、視覺修復(fù)與神經(jīng)精神調(diào)控交叉領(lǐng)域取得一系列國際領(lǐng)先的突破性成果，在《Cell》、《Neuron》、《PNAS》等頂級期刊連續(xù)發(fā)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(jīng)環(huán)路誘發(fā)抑郁，為精神疾病的非藥物干預(yù)提供了全新思路。

實現(xiàn)人類近紅外“色覺”感知

2025年5月22日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心薛天、馬玉乾團隊，工程科學(xué)學(xué)院龔興龍/王勝團隊，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系張凡團隊等共通訊在Cell雜志發(fā)表了“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”，揭示了“上轉(zhuǎn)換隱形眼鏡”實現(xiàn)人類近紅外時空彩色視覺。

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

本研究開發(fā)了一種可穿戴近紅外上轉(zhuǎn)換隱形眼鏡（UCLs），具備優(yōu)良的光學(xué)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(jù)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(jìn)一步研制出三色上轉(zhuǎn)換隱形眼鏡（tUCLs），使人類能夠區(qū)分多種近紅外波段，并將其感知為紅、綠、藍(lán)三原色，首次實現(xiàn)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(xué)十大進(jìn)展”，推動視覺增強技術(shù)從科幻走向現(xiàn)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(xué)技術(shù)大學(xué)薛天團隊在Current Opinion in Neurobiology雜志發(fā)表了“Neural-circuit architecture underlying non-image-forming visual functions”，揭示了非成像視覺功能的神經(jīng)環(huán)路架構(gòu)。

感知并響應(yīng)環(huán)境信號是生存與認(rèn)知的基礎(chǔ)。光作為最古老而強大的環(huán)境線索之一，已在地球上塑造生命長達(dá)數(shù)十億年。在哺乳動物中，光信息主要由視網(wǎng)膜感光細(xì)胞視桿細(xì)胞、視錐細(xì)胞和內(nèi)在光敏性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（ipRGCs）所捕獲。其中，視桿與視錐細(xì)胞負(fù)責(zé)成像視覺，而進(jìn)化上更為古老的非成像視覺功能（如晝夜節(jié)律光同步、瞳孔對光反射，以及光對代謝、情緒和神經(jīng)發(fā)育的調(diào)控）則被保留并精細(xì)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(jīng)環(huán)路協(xié)調(diào)多種行為的機制仍不完整。近年來，隨著ipRGCs的發(fā)現(xiàn)和系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)工具的進(jìn)步，在以下三個領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破：

（1）感光細(xì)胞對光信息的編碼機制；

（2）視網(wǎng)膜至腦區(qū)投射通路；

（3）中樞介導(dǎo)光調(diào)控生理功能的神經(jīng)機制。

這些進(jìn)展逐步揭示了非成像視覺功能與其“眼–腦”神經(jīng)環(huán)路之間的因果關(guān)系。本綜述系統(tǒng)總結(jié)上述三大領(lǐng)域的突破性成果，并指出當(dāng)前亟待解決的核心科學(xué)問題。

意義：闡明NIF神經(jīng)環(huán)路不僅深化了對“光如何塑造生命節(jié)律與心理健康”的理解，也為光療、健康照明設(shè)計及抑郁癥、睡眠障礙等疾病的非藥物干預(yù)提供了精準(zhǔn)靶點。

文章來源

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

AAV精準(zhǔn)送藥到“眼底工廠”

2025 年 5 月 29 日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天教授研究團隊在Research雜志發(fā)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(zhǔn)靶向RPE，雙抗VEGF/ANG-2逆轉(zhuǎn)濕性黃斑變性。

本研究開發(fā)了一種新型視網(wǎng)膜色素上皮（RPE），通過玻璃體腔注射實現(xiàn)RPE靶向、高效且安全的基因表達(dá)。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(luò)膜新生血管模型中均展現(xiàn)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(fā)起的單中心、單臂臨床試驗（ChiCTR2400085329），首次在新生血管性年齡相關(guān)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(jìn)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(nèi)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(yīng)用于其他RPE相關(guān)眼病的潛力。

意義：有望替代頻繁眼內(nèi)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(jīng)通路

2025年6月6日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天團隊與中國科學(xué)院昆明動物研究所姚永剛，合肥大學(xué)趙歡團隊合作在PNAS期刊上發(fā)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(cè)韁核周邊核相關(guān)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(jīng)機制，研究團隊采用與靈長類親緣關(guān)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(jié)果顯示，LAN顯著誘發(fā)抑郁樣行為并損害長期記憶，但未擾亂日?；顒庸?jié)律，表明其影響具有功能特異性。通過神經(jīng)環(huán)路追蹤，研究首次在樹鼩中發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜直接投射至外側(cè)韁核周邊區(qū)（pHb），而pHb進(jìn)一步支配伏隔核（NAc）；功能驗證表明，pHb對LAN誘導(dǎo)的情緒障礙至關(guān)重要，但不參與記憶損傷。轉(zhuǎn)錄組分析進(jìn)一步揭示，LAN暴露后NAc區(qū)域多個抑郁癥相關(guān)基因（如HTR1ANCAN）表達(dá)發(fā)生顯著改變，提示存在持久的分子重塑。

腦聲常談建立了多個《動物模型構(gòu)建與行為評估》交流群，群內(nèi)分享各種經(jīng)典和前沿的行為范式，共同交流解決動物實驗中遇到的棘手問題，避坑少走彎路！有需要的老師可以掃碼添加微信進(jìn)入討論群！

綜上，該研究揭示了一條“視網(wǎng)膜→pHb→NAc”的保守視覺通路介導(dǎo)LAN誘發(fā)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(zhuǎn)化的神經(jīng)生物學(xué)證據(jù)。

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(yù)防提供科學(xué)依據(jù)。

文章來源

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

光與生命調(diào)控的全景圖

2025年 6 月 16 日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛天教授研究團隊在Neuron雜志發(fā)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(tài)。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(guān)重要。然而，除了成像視覺之外，光還介導(dǎo)多種非成像視覺（NIF），例如晝夜節(jié)律的光同步和瞳孔對光反射。

近年來的研究進(jìn)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(rèn)知、痛覺、睡眠以及神經(jīng)發(fā)育。哺乳動物中主要的感光蛋白：視蛋白（opsins）不僅表達(dá)于視網(wǎng)膜中的視桿細(xì)胞、視錐細(xì)胞和內(nèi)在光敏性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)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(xié)同介導(dǎo)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(yīng)，重點闡述其對生理功能的調(diào)控作用以及相關(guān)光感受器和神經(jīng)環(huán)路所扮演的角色。同時，本文也強調(diào)了這些發(fā)現(xiàn)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(jié)律、睡眠、情緒、代謝、認(rèn)知的多維調(diào)控；

• 提出“全身光感知網(wǎng)絡(luò)”概念，為光療、個性化健康干預(yù)奠定理論基礎(chǔ)。

文章來源

10.1016/j.neuron.2025.05.025

開發(fā)快速抗抑郁新藥 TMU4142

2025年11月12日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曹燦教授、薛天教授以及天津醫(yī)科大學(xué)陳賀教授在《Cell》雜志發(fā)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(dǎo)負(fù)反饋抑制，削弱傳統(tǒng)抗抑郁藥的療效；而突觸后5-HT?A受體（異受體）則主要偶聯(lián)Go蛋白促進(jìn)抗抑郁效應(yīng)。然而，如何在激活異受體的同時避免自受體引發(fā)的負(fù)反饋，一直是藥物研發(fā)的重大挑戰(zhàn)。

本研究系統(tǒng)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(fù)合物結(jié)構(gòu)，并結(jié)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?；诖?，研究團隊理性設(shè)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(xiàn)出快速起效的抗抑郁樣作用。這些結(jié)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(xiàn)功能分離，為開發(fā)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(dǎo)化合物。

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

文章來源

10.1016/j.cell.2025.10.022

腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設(shè)備局限，開發(fā)手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎(chǔ)工具轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實驗方案。產(chǎn)品涵蓋行為學(xué)裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現(xiàn)精細(xì)化數(shù)據(jù)采集，助力科研人員以創(chuàng)造性思維發(fā)掘簡易儀器的潛在科研價值。