盲蝌蚪学会用屁股上的眼球看东西

移植整个眼球非常困难。事实上，难度如此之大，以至于从未有人做到过。为了让眼睛在新的宿主眼窝内正常工作，它需要通过脆弱的视神经与中枢神经系统相连，而当捐赠者和接受者的神经末梢都因器官切除而受损时，这说起来容易做起来难。

但根据周四发表在《自然再生医学》上的一项研究，你可能根本不需要将脆弱的视神经考虑在内。如果操作得当，眼睛——或许还有其他感觉器官——可以连接到任何可用的中枢神经系统端口并立即启动。塔夫茨大学艾伦发现中心的研究人员通过将眼睛移植到盲蝌蚪的尾巴上，使它们重见光明。

通讯作者迈克尔·莱文 (Michael Levin) 对弗兰肯斯坦式的身体改造并不陌生。 《大众科学》最近一期刊登了他的研究成果，即“重新连接”青蛙，让它们长出额外的肢体——他相信这一壮举有朝一日可以应用于人体。他和他的同事正在研究细胞对人体电信号的反应方式，以及这些信号如何决定它们的生长和行为。通过调整这些信号，他们希望帮助改变人体以满足我们的需求。这项最新研究由博士后研究员道格拉斯·布莱克斯顿 (Douglas Blackiston) 领导，本科生维恩·卡恩 (Vien Khahn) 参与，研究如何调整这些电信号以鼓励身体接受新的解剖结构。

“我们在思考大脑的可塑性，”莱文说，“如果你真的在身体结构上做出解剖学上的改变，大脑又该如何适应呢？”

从本质上讲，莱文、布莱基斯顿和他们的同事希望增强供体移植物和接受者大脑之间的神经联系。对于感觉器官来说，这一点至关重要：器官需要有能力接收感觉信息并将其发送到大脑，但大脑也需要能够识别这些感觉信息。例如，你不会指望附在脊髓底部的眼睛能够成功地将视觉输入发送到大脑并让大脑对其进行处理。

但当研究人员将小青蛙眼睛嫁接到盲蝌蚪尾巴上时，经过一些干预，果然发生了这样的事情。

先前的一项研究表明，通过控制眼球新环境的电状态，科学家可以刺激神经的生长和活动。但这些眼睛的视力仍然很差。在这项新研究中，研究人员利用了有关细胞如何读取周围电环境的新信息——通过与邻近细胞交换神经递质血清素——并破解了该系统。而且，他们还使用了一种对人类无害的药物：一种偏头痛药物。

“这里最重要的一点是，目前有各种各样的药物可用于治疗神经或心脏病，它们实际上是再生医学的巨大资源，”莱文说。“所以我们确定了具体是哪种血清素受体参与其中，并找到了一种人类服用后可以激活它的药物。”

未接受药物治疗的蝌蚪中，只有 11% 的蝌蚪在新眼睛中获得了颜色识别能力，而接受影响血清素药物治疗的蝌蚪中，有 29% 的蝌蚪获得了这种能力。（只有 67% 的正常眼睛的蝌蚪能够做到这一点。）测试表明，蝌蚪不仅能看到颜色，还能看到形状和运动。接受未接受治疗的眼睛移植的蝌蚪在运动测试中的表现并不比盲蝌蚪好多少——通过测试的蝌蚪分别为 38% 和 32%，而视力正常的蝌蚪的成功率为 80%。但接受偏头痛药物治疗后，57% 接受移植眼睛的蝌蚪能够跟随运动。

“它们确实拥有真正的视觉，”莱文说。“这真是太不可思议了，大脑通常认为视觉输入来自头部的一个地方，而现在却可以从尾部的一个地方接收它并进行正确的处理。这引发了一个问题：大脑究竟是如何将其识别为视觉信息的。”

对于莱文来说，一项重要的发现是，这种药物能够刺激神经大量生长，对眼球有益，但似乎不会干扰身体其他部位的神经。

“这非常重要，因为从医学角度来说，副作用应该会更少，”莱文说。“你不会让正常的神经系统过度生长。如果你仔细想想，异位神经会发出信号，而正常的神经支配却不会，这一事实表明这些细胞实际上知道它们是否在正确的位置。”

他补充道，也许“如果你的视神经位于侧腹某处，你就能感觉到它不在正确的位置，因此你会关注电环境并相应地生长。”他认为，这可能对治疗某些先天缺陷或癌症有影响，因为细胞在错误的位置生长会给身体带来麻烦。

这一发现可能有助于为捐赠或实验室培育器官的接受者带来更好的结果——不仅仅是眼球。

“很多人打电话给我讨论眼部移植，但重要的是要记住，这远远超出了眼睛的范畴，”莱文说。“关键在于控制任何移植物和其宿主之间的神经连接。这都适用。”

理论上，类似的技术可以用来将任何器官植入到身体上，并且更加成功。

“我们不知道如何将视网膜连接到大脑，如果你想更换耳朵，你必须切掉一大块头骨，”爱荷华大学的 Bernd Fritzsch 告诉《新科学家》 ，他从事类似的工作，但没有参与这项研究。“这项研究表明，这可能没有必要——例如，你可以把器官放在脖子上，然后把它连接到脊髓上。这看起来可能很奇怪，但它仍然可以起作用。”

莱文表示，从长远来看，这项工作可能会在选修生物工程领域产生奇妙的应用。

“这确实是科幻小说里的东西，但总有一天，人们会改变自己的生理结构，超越标准的人体解剖学，”他说。“人们可能想要更多的眼睛，他们可能想要不同种类的眼睛，他们可能想要生活在火星或水下。大脑需要适应这些。”