研究概述
2026年1月7日，一项发表于《Light: Science & Applications》期刊的研究，报道了一种可直接、无创测量活体视杆细胞功能的新型成像技术。该研究由新加坡南洋理工大学、美国华盛顿大学医学院、新加坡国家眼科中心/新加坡眼科研究所及杜克-新加坡国立大学医学院等多个机构合作完成。研究团队运用先进光学成像与算法，首次在活体人眼及动物模型中，观测到视杆光感受器在光刺激下产生的快速纳米级机械运动，为理解视觉生理机制及视网膜疾病的早期诊断开辟了全新途径。
研究背景与技术瓶颈
视杆细胞是负责暗视觉的主要感光细胞，占人类视网膜感光细胞总数的约95%，并且在多种致盲性视网膜病变（如年龄相关性黄斑变性、视网膜色素变性）中最早受损。然而，传统评估视杆细胞功能的技术存在明显局限：在体检测方法分辨率与灵敏度不足；离体技术具有侵入性，无法应用于临床活体检查。此前研究主要依赖于电生理记录或生化分析，难以精确捕捉视紫红质激活过程中细胞层面的细微物理变化。
技术方法与核心突破
为克服上述限制，研究团队采用了超高分辨率点扫描OCT系统与自适应光学线扫描OCT技术，并整合了无监督学习算法。该技术被称为光视网膜成像（ORG），它基于光学相干断层扫描，专门用于无创检测光诱发的光感受器活动。关键技术在于结合了自适应光学（用于区分视杆与视锥细胞）和干涉测量（用于精确测量纳米级位移），从而无需借助染料或电极，即可在细胞分辨率水平上可视化视网膜的功能反应。
研究核心发现，当视杆细胞内的光敏蛋白视紫红质被光激活后，细胞外节会在数毫秒内发生快速的物理收缩。在啮齿动物模型中，观测到的收缩幅度可达200纳米；在人类受试者中，饱和收缩幅度约为100纳米。这一形变幅度远超已知的神经元动作电位期间的典型形变，是目前在天然生物细胞中观测到的最大机电变形之一。该现象由早期感受器电位引发的机电耦合效应介导，其测量结果与电压依赖性膜张力模型的预测高度吻合。
科学意义与潜在应用
这一发现证实，视杆细胞不仅通过生化级联反应传递信号，其本身也是一个快速响应的机械性单元，揭示了光感受器功能中一个此前未被充分认识的维度。该技术的高灵敏度和特异性，使其能够有效区分光转导引起的细胞运动与其他视网膜动力学干扰。
从临床角度看，此项技术能够在对传统视力检查尚不敏感的极早期阶段，客观、直接地检测出视杆细胞的功能异常。这为视网膜退行性疾病的早期诊断、病程监测以及治疗效果的精准评估提供了强有力的全新工具，有望推动个体化眼病治疗的发展。
专家观点
研究共同通讯作者、南洋理工大学Tong Ling（凌曈）教授指出，这是在活体眼中首次直接观测到视杆细胞伴随光吸收的机械收缩，揭示了视觉信息传递中的一个基础性步骤。
共同通讯作者、华盛顿大学医学院Ramkumar Sabesan教授强调，该技术为早期、灵敏地检测以视杆细胞功能障碍为特征的视网膜疾病提供了前所未有的强大手段。
德国海德堡大学Jost Jonas教授评价认为，光视网膜成像技术极具临床与科研潜力，它不仅首次实现了活体人眼细胞纳米级运动的无创可视化，更有望为深入理解视网膜工作机制及更早期地诊断相关疾病开辟新路径。
图示说明
研究通过系列图表（图1，4，5，6）展示了技术装置、刺激时序以及在不同实验条件下视杆细胞与视锥细胞外节的动态响应，为上述发现提供了直观的数据支持。
图1：采用相位分辨 OCT 记录强漂白（bleaching）刺激（5 毫秒，波长 505 纳米，34.0% 漂白水平）下视网膜外层的多层动态变化。
图4：闪光间隔 15 秒的 5 次闪光诱发的视杆细胞外节（OS）响应
图5：不同强度视觉刺激下人类视杆和视锥细胞外节的光视网膜成像（ORG）响应
图6：数据采集与视觉刺激的系统装置及时序图
