分享两篇科普文章。

水中望月

楼主 水中望月说：
把牙齿放到眼球里，失明26年的他又能看见了
原创
万物
把科学带回家
把科学带回家
2022-11-13 00:00
发表于浙江
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撰文 | 七君
眼睛可以说是人体最金贵的零部件了，盲人的生活是难以想象的艰难。
如果用一颗牙齿换一颗能看见的眼球，同时解锁“终结者”造型，你愿意吗？
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2005年因为液态铝爆炸，爱尔兰男子 Rob McNichol 的角膜被滚烫的金属烧没了。因为角膜损毁而失明的盲人被称为角膜盲，它是仅次于白内障的第二大致盲眼病。
传统的角膜移植对他来说毫无作用。不过到了2008年，他又能看见了。而这一切，都是因为他的小儿子送了他一颗牙。
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重获光明的 Rob McNichol （左2）和家人（图片来源：independent.ie）
这颗牙现在就种在他的眼眶里。通过这颗牙齿，他重新看到了世界。
这并不是天方夜谭，50多年来，世界上许多盲人因为这种奇怪但好用的技术重获光明。比如 Shan Herian 因为对抗生素过敏，在11岁时看不见了，失明了整整26年。
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重获光明的 Shan Herian 和妻女（图片来源：见水印）
在术前从没见过自己的妻子和孩子的他因为在眼球里“种了牙”，终于知道家人和成年后的自己长啥样，并且开上了心心念念的豪车。
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可以开车的新司机?Shan?Herian。（图片来源：见水印）
这种技术叫做骨齿人工角膜移植术（OOKP），也叫“眼中牙”手术（tooth in eye），它是一种用牙齿来移植人工角膜的手术。
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人造角膜嵌套在牙齿做的支架里。（图片来源：doi:10.4103/jips.jips_283_17）
听起来也没那么厉害嘛，用的不还是人工角膜嘛？
确实，OOKP 的功能性部件是人造角膜，但是它却是角膜盲的最后希望。
事情要从角膜的特殊属性说起。
角膜是人体中唯一透明的组织。透明的质地证明它内部没有血管和淋巴，和身体的关系相对疏离。
也因此，角膜是人体中少数具有免疫豁免权的组织，也就是说它相当于一块自治区，有自己的免疫细胞，而人体的免疫系统较少直接管辖，这也是为什么一个人可以把自己的角膜捐赠给另一个人而不需要献血那样的“配型”。
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眼球构造（图片来源：wikimedia）
而又因为角膜的免疫豁免权，受赠者不需要像其他器官移植患者那样长期使用降低免疫力的药物来对抗排异反应。
然而，等待角膜捐赠的人却远远超过捐赠者的数量。
就比如，我国有400万名角膜盲患者，但是由于供体匮乏，大部分患者只能在无止境的黑暗中等待光明。
不想等的盲人可以考虑人造角膜，比如目前最常见的人造角膜——波士顿人工角膜（Boston Keratoprosthesis）。然而，有不少角膜盲人既用不了别人的角膜，也用不了波士顿人工角膜，他们几乎就只剩用牙齿装角膜的选项了。
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波士顿Ⅰ型人工角膜（图片来源：wikipedia）
文章开头提到的两个例子就是这种情况。当然 McNichol 的问题更复杂：医生认为，他的年纪太大了，牙不够健康，用年轻人的牙齿成功率更高，于是他还得找一个人给他捐一颗“幼齿”。
幸运的是，他23岁的小儿子愿意为父亲失去一颗牙，以及相连的一块牙床板。
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（图片来源：wikimedia）
可是，为什么换角膜还需要牙齿呢？
这还是和眼球自身的排异反应有关。刚才说过眼球有免疫豁免权，但是眼球自身还是具有免疫力的，它依然可以对抗外来物质，否则你的眼睛就很容易遭受感染。
实际上早在18世纪末，就有一位法国眼科医生曾提出用玻璃片替代角膜使盲人恢复视力的想法。不过不管是玻璃还是塑料，它们都有可能被眼球当作异物。要如何欺骗身体，让它认为人工角膜不是威胁才是人工角膜手术的重点。
1963年，解法被一位意大利医生想到。
意大利眼科医生 Benedetto Strampelli 发现，常用于牙根管手术的马来胶（gutta-percha）放到软组织里会被人体排斥，但却可以一直留在牙根管里。因此他想到，如果把人造角膜先放到牙齿里，再把牙齿植入人体，那或许就不会被当成异物排斥了。
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用于补牙的马来胶（图片来源：wikipedia）
这个用牙当特洛伊木马的想法挺好的，但是实操起来挺狠的。
他首先从病人下巴上连牙根锯下一块牙床，磨成薄片后把人造晶体填进去，这就是 OOKP 的雏形。
不过，一开始 Strampelli 只用了牙齿，没有考虑过牙齿本身的保养和维护。这相当于把一棵树直接插到水泥地里，久而久之，牙齿的钙质流失坏死，人工角膜就会随之移位失灵，病人再次遭受失明。
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（图片来源：pexels）
后来，医生们想到用黏膜组织给牙齿补充营养的方法。所以现在在进行 OOKP 手术时，医生除了要取一颗牙齿和牙床，还要割病人嘴巴里的一块腮帮子肉。这样一来虽然更疼了，但是手术的成功率却能达到8-9成，而且“牙雕”版人工角膜能够保持30年不坏。这就是终极版的 OOKP。
虽然波士顿人工角膜具有200年历史，并且应用也最成熟最广泛，但从效果来看 OOKP 是最好的。2017年，OOKP 方面的权威、英国萨塞克斯眼科医院（Sussex Eye Hospital）的眼科医生 Christopher Liu 和同事称， OOKP 是目前所有人工角膜中效果最持久的，而这是因为它利用了生物材料。
比如在2005年新加坡全国眼科中心（Singapore National Eye Centre）报告，在该医学中心进行 OOKP 手术的8名患者中，3人在术后获得了6/6的完美视力，而8人中的6人可以开车。
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那么，什么样的牙齿最适合呢？
其实，最合适的牙齿是犬齿，因为它的牙根管最大，而且下面牙槽骨的质量也最好。而在上下两排犬齿中，上面的又比下面的好，因为下面的口板骨头相对薄一点。
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犬齿（蓝色）（图片来源：wikimedia）
最后我们来看看 OOKP 到底是怎么做的。
手术分为两步，上来就要割肉，牙床上的肉。从牙床上取下牙齿后，要把它矬成一块板，然后把假体角膜填进去。
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OOKP 的第一步（图片来源：见水印）
接着还是要割肉，割开脸颊上的肉，把牙眼塞进去养。大概4个月，等牙眼长出了血管，也就是“电线”后，就要进行第二步手术了。
在第二步里要第三次割肉。这次要割的是嘴巴里面的肉，这是为了获取颊黏膜。颊黏膜是一直非常柔韧的黏膜组织，能够给牙齿提供营养和物理支持，相当于牙眼的充电桩。
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OOKP 的第二步（图片来源：见水印）
然后要把脸颊再次剌开，把牙齿和里面的假体角膜割下来，一起放到几乎掏空的眼球里，再把颊黏膜“充电桩”盖在上面。这样一来，光线就可以透过牙齿照到视网膜上，人就能看见了。
当然，人的整个面貌也会逐渐终结者化。
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左眼接受了OOKP手术后重获光明的患者。（图片来源：见水印）
不过，OOKP 也不万能的，牙眼的保养重点也不是每天刷牙。
OOKP 的失败在大多数情况下都是因为牙齿被人体吸收了。这也是为什么17岁以下的小孩不能做 OOKP，因为他们的骨头还没有长全，更新得太快了，因此牙眼会被很快吸收。另外，嚼槟榔的人也不行，因为他们的口腔黏膜质量太差。
中山大学中山眼科中心角膜病科主任医师黄挺还表示，有些做过 OOKP 手术的患者人工角膜可能会漏水脱离，因此 OOKP 患者需要终身随访。
更重要的是，OOKP 手术非常复杂，除了“挑”患者，还需要多科医生配合，比如牙科医生和眼科医生。目前，全世界能进行 OOKP 手术的国家很少，我国的第一例 OOKP 手术是在2006年完成的。
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2006年，在海南打工的陈江的双眼在事故中被液态铝煮熟。后来汕头大学·香港中文大学联合汕头国际眼科中心的医生为他做了国内首例 OOKP，使他的视力恢复到了0.8（约100度）。
除了用牙齿做眼球，还有听起来更疼的。
比如用指甲盖下面的肉当角膜支架。这是因为指甲是下面的甲母质生成的，而甲母质也不会被眼球排斥。此外，人的第八根肋软骨，还有小腿上的胫骨也能做人造角膜的支架。
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（图片来源：wikimedia）
总而言之，只有自己的身体才不会被自己嫌弃，所以要让假角膜保持得久，无论如何得掉块肉了。
牙牙：我是来加入你们的，不是来拆散你们的。
封面来源：wikimedia
参考资料：
https://docs.qq.com/doc/DVFlVV0xwZ3NtWktW
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水中望月

沙发 水中望月说：
一些盲人其实能看见，而这种吓人的能力存在所有人脑中
原创
万物
把科学带回家
把科学带回家
2022-10-23 00:00
发表于浙江
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撰文 | 七君
说到失明，大家一般都会认为失明的人什么也看不到。可令人震惊的是，一些盲人实际上可以“看见”，只不过他们自己意识不到而已。发现了这个现象的科学家一开始饱受质疑，但是现在它已经被大部分研究者接受了。
大家先来看看这段视频——
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这位盲人（浅色裤子的）能够“看见”并避让障碍物。（图片来源：doi.org/10.1016/j.cub.2008.11.002）
这段视频看起来没什么毛病，不就是一个人绕开房间里的杂物吗？可是你要知道，这个能绕开障碍物的人是一个盲人，而这段视频是他的研究者拍摄下来的。
盲人能看见，这怎么可能？
没错，不仅是你，连这个盲人自己都觉得不可思议，因为他确实没有“看见”，仅仅是凭着说不出的感觉行走的。
要不是研究者们拍摄了视频、进行了详尽的研究，并把结果发表在顶级期刊上，相信许多人都会认为这是扯淡。
事情要从这位盲人是怎么失明的说起。
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（图片来源：wikimedia）
这位化名为TN的盲人实际上是一位医生，老家是非洲的布隆迪。在失明之前，他在瑞士为世界卫生组织工作。2003年，五十出头的TN在短短几周内遭遇了两次中风。
这两次中风彻底摧毁了他大脑里负责“看见”的部位——视觉皮层。虽然他的眼睛和其他脑区没有受伤，但是因为脑子里的“显卡”坏掉了，他也因此失明了。
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视觉皮层和眼球之间的通路。（图片来源：见水印）
TN来到了瑞士日内瓦大学附属医院就医，并在那里遇到了研究者Alan Pegna。Pegna 给TN做了好多实验。他惊讶地发现，这个盲人虽然失明，但却能读懂摆照片里的惊恐表情，并和普通人一样表现出了害怕。
Pegna 把这个神奇的现象发表了出来。哈佛大学和荷兰蒂尔堡大学（Tilburg University）的神经科学家 Beatrice de Gelder 看到了这项研究，觉得非常有趣，因此在2007年邀请TN飞来荷兰参与她的研究。
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（图片来源：wikimedia）
一开始，走障碍迷宫并不在实验计划之内。然而有一天，细心的研究者发现TN居然能避开障碍物，于是有了让他走障碍迷宫的大胆想法。
对于这种“盲人摸象”的实验，TN本人最初是拒绝的。de Gelder 回忆：“一开始他也很紧张，不知道要做什么，因为毕竟自己是个盲人嘛。”但是后来他还是同意了。事实证明，他居然真的能绕开房间里的垃圾箱、三脚架、一叠纸还有好几个盒子。
有没有一种可能，那就是TN其实并没有失明呢？
为了确认他真的看不见，研究者们给他做了大量脑成像和配套实验。结果显示，他的视觉皮层并没有任何和视觉相关的活动。研究者还指出，并没有证据显示这个盲人可以像蝙蝠那样通过回声定位来观察四周。
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de Gelder实验室的核磁共振成像实验设备。（图片来源：见水印）
剩下的就只有一种可能了，那就是他的大脑看见了，但是他的意识没有看见。
不论原因为何，这是研究者们首次发现视觉皮层完全损毁的人还具有视觉能力。这种能力被称为盲视（Blindsight），而这项研究发表在2008年的一期 Current Biology 上。同年，Nature?也对这个奇异的现象进行了报道。
所以，TN到底为什么能够“盲视”呢？
目前的主流理论和人脑中一个古老的视觉系统有关。
刚才说过TN大脑的“显卡”完全挂了，这个“显卡”位于枕叶，也就是后脑勺的部位，它叫做初级视皮层（或者说纹状皮层）。
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初级视觉皮层（红色）（图片来源：wikimedia）
不过，哺乳动物的“显卡”有两个，除了上面这个比较高级的，还有一个原始的。这个低配的“显卡”是所有脊椎动物共通的，鱼类、两栖动物以及爬行动物都有，它位于中脑的视顶盖（optic tectum），也能接收来自视网膜的信号。
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中脑（红色）（图片来源：physiopedia）
视顶盖是脊椎动物脑中最保守的“硬件”之一，不管是原始脊椎动物（比如七鳃鳗）还是人类都有。由于功能过于基础和硬核，所有脊椎动物都没有把它淘汰掉。
那视顶盖的功能是什么呢？
借助内部能认地标的位置细胞（Place cell）、能追踪头部方位的头方向细胞（head-direction cells），还有能识别边界的边界细胞（border cells），视顶盖可以协助脊椎动物捕食、逃跑还有转头。
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蝌蚪的视顶盖（粉红色圆球所指）使其作出躲避行为。（图片来源：blogs.brown.edu/aizenmanlab/projects/）
不过，不同脊椎动物对视顶盖的依赖程度不同。麻省理工学院的脑科学教授Richard Held 指出，在较为低等的哺乳动物中，中脑视觉系统起到了重要的作用。在视顶盖上搞一些小动作甚至可以操控一些简单的脊椎动物，比如斑马鱼，让它们出现“幻觉”。
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斑马鱼相较人类较为原始，它们的行为受到视顶盖支配。（图片来源：wikimedia）
演化程度接近人类的灵长目动物虽然不会完全被视顶盖操控，但也能靠它在失明的情况下导航。
1965年就有一项经典研究证实了这一点。在这个实验中，剑桥大学的心理学家 Lawrence Weiskrantz 和同事切除了猕猴“海伦”的初级视皮层。手术后，海伦什么也看不见了。
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失明的猕猴海伦能够躲避障碍物，并捡起食物。（图片来源：Nicholas Humphrey）
当时参与了这项研究，后来成为伦敦政经学院心理学教授的 Nicholas Humphrey 觉得很奇怪，他不相信视顶盖对哺乳动物没影响，于是继续对海伦进行实验。
在和海伦的互动中，他发现海伦能从他的手上精准取走食物，甚至还会去摸他的手电筒。术后七年，海伦可以像视频中的那样自如地绕开障碍物，抓起地上的花生。
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失明的猕猴海伦能够“看见”食物。（图片来源：Nicholas Humphrey）
Weiskrantz 感到很有趣。后来，他找到了一个化名为DB的盲人。这个病人左半球的视觉皮层部分受损，因此看不到右侧视野的东西（左半球对应右侧视野，右半球对应左侧视野）。
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对一侧失明的患者，研究者通常会给他们的不同视野呈现不同信息。（图片来源：见水印）
DB认为自己看不到右侧视野里的任何东西，但是 Weiskrantz 让他猜猜看。令人惊讶的是，DB的盲猜正确率达到了100%，连他自己都觉得相当意外。
1973年，Weiskrantz 把这个在缺乏视觉皮层处理的情况下出现视觉感知，或者说盲人能“看见”的现象取名为盲视，这是盲视首次出现在文献中。不过一开始，盲视现象饱受争议，然而随着越来越多的病例出现，现在已经不会有人怀疑它的存在了。
那么，正常人也能盲视吗？
De Gelder 认为普通人也具有盲视能力，只不过我们意识不到而已。2010年，在发表在 Nature Reviews Neuroscience 上的一项综述中 De Gelder 和同事解释道，由于视顶盖的存在，实际上健康的人也能因为看到什么而无意识地涌起情绪。
盲视或许就是那个一直被我们忽略的“第六感”吧。
它让心看见，心却看不见它。
封面来源：pxhere
参考资料：
https://docs.qq.com/doc/DVHNTT1ZseWpuenV4
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