新研究揭示人类视觉系统的高度敏感性
新研究揭示人类视觉系统的高度敏感性
赫尔辛基大学研究团队在《自然通讯》杂志上发表最新研究成果，揭示了人类视觉系统在黑暗环境中的工作原理。研究发现，人类视觉系统为了提高对微弱光线的检测精度，牺牲了对单个光子的检测能力。这一发现不仅刷新了我们对视觉系统工作方式的认知，还为视觉障碍的治疗提供了新的思路。
图片来源：Nature Communications
近百年来，神经科学家一直在思考人类的眼睛是否能够区分单个光子——这是最小的光量单位。这个问题一直难以回答，因为之前无法准确协调人类视觉感知和视网膜活动在黑暗条件下的极端敏感度。然而，赫尔辛基大学进行的研究揭示了人类视觉系统为了提高对微弱光线的检测精度，而牺牲了对单个光子的检测能力。这项研究挑战了以往对视觉系统工作方式的认知，并发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。
“这项研究是视觉神经科学的一大步，提供了关于人类视觉系统在黑暗极端条件下如何工作的全新见解。我们的研究表明，人眼的敏感度接近物理学的基本极限，整个视觉系统在其绝对阈值下运行。”领导该研究的Petri Ala-Laurila教授说道。他在赫尔辛基大学生物与环境科学学院以及芬兰阿尔托大学的神经科学与生物医学工程系管理两个实验室。
研究表明，人类可以在接近黑暗的阈值处检测到极其微小的光强度差异。这种精度得益于视觉系统高效消除所谓的神经噪声的能力。但是，这也意味着视觉系统牺牲了检测单个光子的能力。
研究方法
研究人员通过精确的电生理测量视网膜活动，并进行了心理学测试，在相同条件下测量视觉系统的活动，以确定感知的绝对阈值。这使得他们首次将人的意识视觉感知直接与视网膜中某些神经元的活动联系起来。
“最重要的是，我们能够证明视网膜中的一类输出神经元，即视网膜ON型神经节细胞，负责编码微弱光增量。这一结果揭示了视网膜在单一视觉任务中的责任分工。”Ala-Laurila教授总结道。
研究未来
眼部疾病通常会导致视网膜的神经基质和功能发生变化。了解特定类型的视网膜细胞如何参与编码视觉信息，有助于设计更有效的治疗方法。这项研究的结果可以帮助改善某些视觉障碍的检测和诊断，并为理解大脑如何解释来自特定细胞类型的视网膜代码奠定基础。这一知识将极大地有利于视网膜假体的开发者。