老鼠夜视功能新发现 助研发视网膜假体

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【大纪元2018年09月25日讯】(大纪元记者张妮编译报导)最新研究发现老鼠视网膜上一组细胞在黑暗环境中的特殊功能,可以增强老鼠对周围动态的敏感度。这对帮助科学家研发视网膜假体有重要作用。

据《国家地理》杂志报导,杜克大学(Duke University)生物神经学家、这份研究的作者之一Greg Field说,开发精良人造视网膜很重要的一点是明白任何一个视觉画面在大脑中生成的信号模式。这样才知道如何模拟产生这些电子信号。

视觉原理

拼凑一个视觉画面是一项复杂的工作:各类视网膜细胞分别接收对比度、颜色、动态和方位等数据,将它们传输给大脑。大脑在极短的时间内完成大量的同步处理后,生成一个连贯的场景。

Field及其团队想搞明白当光线变化时,大脑的处理过程如何随之变化。他们特别针对负责处理动态的细胞类别进行研究。

实验过程

研究人员通常的做法是,把老鼠的视网膜摘下接到电子设备上,录下不同视觉刺激类别发生时,被激活的细胞组。在实验皿中老鼠的视网膜还能存活数个小时,对各种视觉信息作出正常回应。研究组在各种光线条件下,向实验皿中的视网膜播放电影画面,以找到信号模式的不同。

在这个实验中,做法更复杂一些。Field与同事们先把老鼠置于黑暗中12个小时,让它们的视网膜调整到适应黑暗的最佳状态。然后操作人员戴上夜视镜在黑暗中完成视网膜剥离术。

接下来,在向位于实验皿里的视网膜播放电影的过程中,逐步调亮光线,记录数据。

新发现

在这个过程中,研究员Xiaoyang Yao发现,那些原本只对上方动态较敏感的细胞组,变得对上下左右四个方位的动态都敏感起来。

找到功能的平衡

这样一来,视觉系统得在动态方位感知和其运动方向感知之间找到平衡——意即如果老鼠只知道一只猫头鹰朝它扑来了,但无法感知是朝哪个方向扑来的话,仍不足以应对局面。Field说,只有负责感应上方动态的细胞组增强敏感度,似乎有点打破这样的平衡。

Field及其研究组目前尚不完全明白为什么仅有上方动态细胞组能自适应增强其功能,后续的研究只发现,这组细胞之间网络结构与其它方位感知细胞组略有不同。

这份研究上周发表在《神经元》(Neuron)期刊上。◇

责任编辑:朱涵儒

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