Nature：發現了眼睛感知運動的機理

　　視網膜上的一種特殊細胞可以通過感知相同輻射流來感知機體運動。

　　什么叫輻射流？想象一下，你從后視鏡里看到一條從地平面伸展出來的高速公路，身邊所有的一切都縮小到身后的一個點上，或者電影中當宇宙飛船在太空中加速時，周圍快速移動的星星所發出的光帶輻射出屏幕。

　　Nature最新報道了，視網膜中能感受周圍物體輻射流的細胞。這項發現，有助于解釋哺乳動物保持視力穩定和動平衡的機制。

　　大腦需要某種方法，體會機體在空間中的運動，耳朵和視覺是兩個關鍵的運動感知系統。大腦能整合兩個系統的信息，也能將就的只用其中一個，例如在黑暗中。

　　“好的相機設備能提供穩定的圖像，”布朗大學神經學教授、本文通訊作者David Berson說。“視網膜的運動和前庭系統就是我們眼睛的相機。”

　　“一旦把什么東西涂到你的視網膜上，你的整個視覺系統就不起作用了。視野內的東西是移動的，你需要穩定的圖像進行準確判斷，比如進行精細操作時。”

　　布朗大學的一名博后、本文一作Shai Sabbah博士想知道眼睛是如何做到的？，他觀察了視網膜上成千上萬的神經元，發現當一組特殊的光流通過老鼠視線時，方向選擇性神經節細胞（direction-selective ganglion cells，DSGCs）被激活了。

　　DSGCs分布在整個視網膜上，監測來四個方向的光流感知：前進、后退、上升或下降。兩只眼睛內所有這些細胞所提供的信息足夠反應空間內的任何形式的移動，包括組合運動，如同時向前上方的移動。

　　細胞反饋的信息最終還可以幫助大腦感知空間的旋轉。“這種能力十分重要，因為它能讓我們在頭部發生旋轉的時候依然看得清被眼睛鎖定的物體。”

　　“其中最大的奧秘在于，一個馬達系統（motor system），當動物在空間中移動時，它將產生一個服務于眼睛圖像穩定的循環，然后推動視網膜上一組圍繞在視網膜運動模式生成的特定細胞，”Berson說。“雖然我們還沒有完全理解這個現象，但是至少數據是這么顯示的。“

　　研究人員對DSCGs進行了迄今為止最全面的檢查：他們用2種方法監視了視網膜上2400個細胞。大多數細胞在鈣水平升高（代表視覺輸入）的情況下就會發光。作為補充，研究人員在不發光的地方引入了神經活動電記錄，目的是盡可能多地覆蓋視網膜的全部表面。

　　“大多數學者并不會面面俱到地檢查整個視網膜，他們中的大多數只觀察視網膜中心。”

　　當研究人員從受試小鼠眼前移動刺激物時，他們發現整個視網膜上不同類型的DSGCs作為一個整體，先優先統計來自一個方向的輻射流。

　　但是如果所有的細胞都去測量來自一個方向的移動的話，動物如何感知旋轉？研究人員以老鼠視角設計了計算機模型，給出了他們的大膽預測：大腦可以用一個簡單的技巧區分旋轉中的光流和上下左右移動中的光流。

　　當我們向右轉動頭部或眼睛時，右邊的光流相當于向前移動，左眼的光流向后移動。此時，大腦整合雙眼DSGCs的視覺輸入時就不再是前后上下了，而是記憶為向右轉動。

　　值得注意的是，老鼠的眼睛長在兩側，人類或靈長類動物的DSGCs是否也是這樣工作的，雖然還沒得到證實，但Berson懷疑應該也是一樣的。

　　“這是一個高度自適應功能，因而必須在生命發育的早期開始演變，盡管現在動物的移動方式有飛的、跑的、游的，但是圖像穩定功能對任何動物來說都非常有價值。”