2025年4月28日，中国科技大学讲席教授、著名生理学家薛天教授受上海科技大学生命学院胡霁教授和童夏静教授邀请，在生命学院开展了题为“光与生命：从眼到脑”的学术讲座。
薛天教授长期致力于视觉生理和眼科领域的基础与转化研究，围绕光感受脑神经环路、光感受生理及其对生命过程调控、视网膜及感光细胞的功能与疾病、视觉再生修复等方面展开工作，在国际上开拓和引领了“光调控生命过程”这一新兴领域的发展。
光是生命之源，地球生命体在太阳辐照之下孕育并经历了数十亿年的演化，形成了极为复杂的光感知系统。光感知系统作为经典的神经科学研究主体，不仅赋予机体成像视觉能力，还调控着一系列重要的生理功能。薛天教授首先从教材中经典的光感知通路与信号转导过程出发，与本世纪初发现的第三类感光细胞——自感光视网膜神经节细胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs）进行了深入的比较，指出人类等哺乳动物ipRGCs的信号转导通路与更古老的果蝇视觉感光细胞更加类似。除ipRGCs之外，光感受细胞还包括视杆细胞和视锥细胞。过去学界普遍认为，人类拥有一种视杆细胞和三种视锥细胞，但薛天教授首次通过单细胞转录组分析不同年龄段的人和恒河猴视网膜的方法，发现存在两类视杆细胞，分别为人肌球蛋白ⅨA（MYO9A）基因阳性和阴性细胞。视杆细胞在衰老过程中易受损伤，其中MYO9A阴性的视杆细胞数量减少更为显著，且这一现象在黄斑区尤为突出。在同一项研究中，薛天教授还注意到，与甲状腺素通路密切相关的Ⅱ型脱碘酶（DIO2）基因在黄斑区的Müller胶质细胞中呈特异性高表达，这与他在视觉发育领域相关的研究成果相呼应。总体来看，甲状腺素通路通过影响光感知系统中的呼吸链反应，使系统能够适应更高的能耗模式，从而使视锥细胞更好地进行光暗适应。这一系列发现丰富和补充了教科书在经典光成像领域的内容。
此外，薛天教授团队正在与合作单位共同利用荧光显微镜光学切片断层成像（fluorescence Micro-Optical Sectioning Tomography，fMOST）绘制“从眼到脑”的单细胞图谱，目前已收集超过3000个单细胞成像数据。通过这项工作，可以精确追踪每个视神经节细胞的投射路径，并与它们各自所执行的功能产生对应，为深入解析光感受系统的工作机制奠定了坚实基础。
薛天教授团队还高度关注ipRGCs在机体中的其他功能。他们发现，在夜间小鼠接收到额外的蓝光信号后，ipRGCs可以激活背侧丘脑的视网膜受体缰周核（pHb），从而抑制奖赏环路中的关键核团——伏隔核（NAc）的活性，导致小鼠出现抑郁抑郁样行为。这种蓝光诱导的抑郁模式比传统的抑郁造模方法更为高效，在日行性动物的行为实验中也观察到了类似现象。此外，ipRGCs还与大脑突触发育以及肥胖、糖尿病等代谢性疾病密切相关。更为特别的是，薛天教授发现，ipRGCs也能一定程度上调节成像功能，具体表现为其激活程度可以影响小鼠和人的视觉方向分辨能力。这一系列发现揭示了光感受系统在生命体中承担的多重关键功能，也在工程学领域启发了现代灯光光谱配比的优化设计方向。基于薛天教授的研究，在不远的未来有望通过改良光谱配比降低特定疾病风险，并帮助人们提高图像识别能力。
更令人振奋的是，基于薛天教授的研究成果，团队不仅在小鼠中实现了视觉功能的加强，还开发出了能够实现人类近红外时空色彩视觉的隐形眼镜。同时，薛天教授团队还与我校钟桂生教授团队合作，开发了更高效的湿性黄斑病变注射治疗手段，目前已进入临床实验阶段。这些基于视觉生理机制研发的眼科生物治疗技术为视觉恢复开辟了新的方向，并有望在未来造福广大患者。
本次报告中，薛天教授从分子、细胞、环路到整体多个层次，深入浅出地解析了视觉神经系统的基础工作机理，展示了ipRGCs在机体中的关键作用，并通过实例分享了多项面向眼科疾病的生物治疗新技术。在提问环节中，现场师生踊跃发言，围绕各自感兴趣的研究话题展开积极提问，薛天教授耐心细致地一一解答，并进一步激发了大家对“光与生命”关系的全新思考。
薛天教授简介：
薛天教授，生理学家，中国科学技术大学党委常委、校长助理，讲席教授，视觉健康全国重点实验室副主任。担任中国医学科学院学术咨询委员会学部委员，国务院学位委员会生物学学科评议组成员、教育部高校生物技术教学指导委员会委员、基金委生命科学部专家咨询委员会委员、中国生理学会副理事长等学术任职。
薛天教授长期致力于视觉生理和眼科领域的基础与转化研究，围绕光感受生理及其对生命过程调控、视网膜和感光细胞的功能与疾病、视觉再生修复等方面展开研究。通讯作者论文发表在多篇Cell（2019, 2022, 2023, 2025）、Nature、Nature Neuroscience、Neuron等学术期刊和 Annual Review of Neuroscience等综述，开发的眼科基因治疗药物进入II期临床试验。研究工作曾获“中国科学十大进展”、中国生命科学十大进展、Cell杂志2019年最佳论文、中国科学院杰出科技成就奖、新基石研究员、科学探索奖、谈家桢生命科学创新奖、张香桐神经科学青年科学家奖、安徽省自然科学一等奖等。其研究在国际上开拓和引领了“光调控生命过程”新领域。