视网膜如何瞬间捕捉光线并转化为视觉信号？这一过程最初始的机械细节一直被视为科研禁区。近日，由新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）领衔的一个国际研究团队取得重大突破：他们首次在活体人类及啮齿动物眼中记录到了视杆细胞（Rod photoreceptor）在检测到光线的瞬间所发生的微小机械“抽动”（Twitch）。
这一发现不仅揭示了视觉形成过程中光转导（Phototransduction）的基本物理步骤，还为致盲性眼病的超早期、无创诊断提供了全新手段。研究成果已发表于《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）。
亚微米级的“瞬间收缩”：视觉形成的起点
视杆细胞是人类视网膜中数量最多的光感受器（约占 95%），负责在微光环境下提供暗视觉。尽管学界早已知晓其电生理响应，但其伴随的机械运动在此前从未在活体状态下被成功捕捉。
项目首席研究员、南洋理工大学化学、化工与生物技术学院及电子电气工程学院助理教授凌通（Tong Ling）领衔的团队，利用一种名为光功能视网膜造影（Optoretinography, ORG）的先进成像技术，在无需任何染色或标记的情况下，探测到了纳米级的细胞运动。
数据分析显示，当光线抵达视网膜后的 10 毫秒（快过蜂鸟单次振翅）内，视杆细胞会发生幅度约 200 纳米的快速收缩。凌通教授将此比作视觉过程中的“点火火花”（Ignition spark）。通过生物物理建模，研究证实该运动源于光敏分子——**视紫红质（Rhodopsin）**被激活时的分子构象变化。
临床新范式：更敏感、更舒适的无创检测
视杆细胞的功能衰退通常是年龄相关性黄斑变性（AMD）和视网膜色素变性（RP）等疾病的最早指标。然而，传统的临床工具（如电生理检查）往往灵敏度不足且可能令患者感到不适。
华盛顿大学医学院的视觉科学家 Ramkumar Sabesan 教授指出：“ORG 技术让我们能够直接、实时地监测视杆细胞对光的机械响应，这比任何传统诊断仪器都更具灵敏度，能更早地追踪疾病进展和治疗反馈。”
该团队今年稍早前还在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表了测量视杆细胞对微弱刺激产生的较慢运动的技术。这两项成果相辅相成，构建了一套完整的非接触式视网膜功能评估方案。
国际协作：跨学科研究助力精准医疗
该研究是生物医学工程、物理学与临床医学深度交叉的产物。新加坡眼科研究所（SERI）与杜克-国大医学院（Duke-NUS）的团队在动物模型和临床视网膜成像方面提供了核心支持。
德国海德堡大学眼科学系主任 Jost Jonas 教授评价称：“ORG 技术在临床和科学层面都极具前景。它首次实现了在活体纳米尺度下对视网膜细胞及其邻近结构运动的可视化，为早期诊断视网膜变性疾病开辟了全新路径。”
参考文献：Optoretinography reveals rapid rod photoreceptor movement upon rhodopsin activation, Light: Science & Applications (2025). DOI: 10.1038/s41377-025-02149-6
编辑：周敏
排版：李丽
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