马萨诸塞州梅德福——它们看起来就像漂浮在水中的灰黑色库斯库斯颗粒。
但它们实际上是非洲爪蛙的雏形，带有微小的斑点，这些斑点将成为眼睛。“这些小豆子就是我进行手术的对象，”塔夫茨大学艾伦发现中心的博士后研究员道格拉斯·布莱克斯顿说，他举起一个培养皿。
周四，布莱克斯顿发表了他几年来的微观手术结果，发现非常奇特：如果你将一只眼睛移植到蝌蚪的尾巴上，这个器官——尽管位置不正确——可以让动物看到东西。
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诚然，人类不可能通过爪蛙的眼睛来看东西，在这种情况下，布莱克斯顿和他的实验室主任迈克尔·莱文主要测试的是蝌蚪是否能感知运动和彩色光。但他们说，他们的研究不仅对科学家恢复视力的能力有影响；它还揭示了如何将植入物和移植体连接到身体自身的线路。
“你植入这些器官，但你希望它们在功能上与宿主的神经系统整合在一起，否则它们将无法工作，”莱文说，他是周四发表在《自然再生医学》杂志上的一篇论文的主要作者。他想知道，是否必须“连接起每个神经元”，或者是否可以利用神经系统适应和自我重组的自然能力？
为了了解我们的感觉系统有多么可塑——并尝试找到让盲人重见光明的方法——科学家们已经将视觉信息重新引导到通常用于触觉的通道中。莱文将由此产生的技术称为“电动棒棒糖”：它涉及一个将图像转换成微小电荷的摄像头。除了指尖和舌头之外，身体上很少有区域对这些微小的电脉冲的细微差异足够敏感，因此患者将设备放在嘴里。经过训练，他们能够感觉到面前物体的形状和位置，以至于通常与视觉相关的大脑区域会被激活。
“如果我把球扔过桌子，而你通过摄像头和舌头看着，你可以抓住它，并且可以在几个小时内学会，”威斯康星大学麦迪逊分校触觉交流和神经康复实验室的神经科学家尤里·丹尼洛夫说，他曾广泛研究过该设备。
但布莱克斯顿和莱文想看看他们是否可以使移植的眼睛产生一个与中枢神经系统相连的神经网络。几年前，他们发现可以通过摆弄细胞中的电荷来促进神经生长。但是，他们是否可以用药物达到类似的效果？
为了找出答案，布莱克斯顿首先用镊子取出了一些早期蝌蚪的眼睛。然后，他在即将成为尾巴的地方开了小口子——“这些是胚胎，所以它们是橡皮泥的质地，”他解释说——并将另一只蝌蚪的眼睛放入每个小口子中。
“一切都愈合在一起了，伤口在 10 到 15 分钟内就看不见了，”布莱克斯顿说。“你甚至看不出你在哪里做了手术。”
然后他让它们生长。一些蝌蚪服用了一种名为佐米曲普坦的人类偏头痛药物，研究人员认为这种药物可能会促进神经生长；其他蝌蚪只是被放在普通的盐水中。
但是，蝌蚪并不擅长回答关于它们能看到什么的问题。相反，研究人员为两栖动物创建了一个心理学实验室。它看起来有点像一个黑盒子，魔术师可能会在里面把助手切成两半。顶部是一系列蝌蚪可以游泳的隔间。当科学家们盖上盖子时，灯光从上方照射到动物身上，它们的运动由下方的摄像头跟踪。
通过编程让电击在红色闪烁时启动，研究人员可以训练蝌蚪将这种颜色与疼痛联系起来。然而，只有那些能够看到颜色的蝌蚪才会接受训练，并会从红光游到蓝光中。
像正常的、能看见的蝌蚪一样，那些接受移植和药物治疗的蝌蚪能够检测到红色，并且会扭动身体进入另一块颜色区域。它们也能够跟随移动的三角形，当形状改变方向时，它们也会改变方向，就像它们与一群蝌蚪一起游泳一样。
然而，没有接受药物治疗的移植动物表现不佳。
取出眼睛的蝌蚪经过了改造，因此从移植的器官生长出来的任何神经在某些条件下都会发出鲜艳的红色。当布莱克斯顿将接受过药物治疗的蝌蚪放在显微镜下的荧光灯下时，他看到它们的尾巴被红色的触须点亮：它们是将信息传送到中枢神经系统的新神经。当他对未接受药物治疗的蝌蚪做同样的事情时，他可以看到移植的眼睛中的神经元发出红色，但它们很少发出新的神经。
“这里的新发现是……一个没有与中枢神经系统正确连接的眼睛仍然提供了一种感官输入，动物可以用它来定位自己，”爱荷华大学的生物学家伯恩德·弗里茨奇说，他做过类似的实验。
威斯康星州的神经科学家丹尼洛夫不相信这一发现很快就能转化为人类的应用。
布莱克斯顿和莱文知道这还没准备好在人类身上进行尝试。但令他们兴奋的是，一种已经用于治疗偏头痛的药物似乎有助于神经从植入物中生长出来，而不会干扰身体中的其他神经。目前，它只在蝌蚪身上起作用，但这只是一个开始。