Nature：发现了眼睛感知运动的机理

　　视网膜上的一种特殊细胞可以通过感知相同辐射流来感知机体运动。

　　什么叫辐射流？想象一下，你从后视镜里看到一条从地平面伸展出来的高速公路，身边所有的一切都缩小到身后的一个点上，或者电影中当宇宙飞船在太空中加速时，周围快速移动的星星所发出的光带辐射出屏幕。

　　Nature最新报道了，视网膜中能感受周围物体辐射流的细胞。这项发现，有助于解释哺乳动物保持视力稳定和动平衡的机制。

　　大脑需要某种方法，体会机体在空间中的运动，耳朵和视觉是两个关键的运动感知系统。大脑能整合两个系统的信息，也能将就的只用其中一个，例如在黑暗中。

　　“好的相机设备能提供稳定的图像，”布朗大学神经学教授、本文通讯作者David Berson说。“视网膜的运动和前庭系统就是我们眼睛的相机。”

　　“一旦把什么东西涂到你的视网膜上，你的整个视觉系统就不起作用了。视野内的东西是移动的，你需要稳定的图像进行准确判断，比如进行精细操作时。”

　　布朗大学的一名博后、本文一作Shai Sabbah博士想知道眼睛是如何做到的？，他观察了视网膜上成千上万的神经元，发现当一组特殊的光流通过老鼠视线时，方向选择性神经节细胞（direction-selective ganglion cells，DSGCs）被激活了。

　　DSGCs分布在整个视网膜上，监测来四个方向的光流感知：前进、后退、上升或下降。两只眼睛内所有这些细胞所提供的信息足够反应空间内的任何形式的移动，包括组合运动，如同时向前上方的移动。

　　细胞反馈的信息最终还可以帮助大脑感知空间的旋转。“这种能力十分重要，因为它能让我们在头部发生旋转的时候依然看得清被眼睛锁定的物体。”

　　“其中最大的奥秘在于，一个马达系统（motor system），当动物在空间中移动时，它将产生一个服务于眼睛图像稳定的循环，然后推动视网膜上一组围绕在视网膜运动模式生成的特定细胞，”Berson说。“虽然我们还没有完全理解这个现象，但是至少数据是这么显示的。“

　　研究人员对DSCGs进行了迄今为止最全面的检查：他们用2种方法监视了视网膜上2400个细胞。大多数细胞在钙水平升高（代表视觉输入）的情况下就会发光。作为补充，研究人员在不发光的地方引入了神经活动电记录，目的是尽可能多地覆盖视网膜的全部表面。

　　“大多数学者并不会面面俱到地检查整个视网膜，他们中的大多数只观察视网膜中心。”

　　当研究人员从受试小鼠眼前移动刺激物时，他们发现整个视网膜上不同类型的DSGCs作为一个整体，先优先统计来自一个方向的辐射流。

　　但是如果所有的细胞都去测量来自一个方向的移动的话，动物如何感知旋转？研究人员以老鼠视角设计了计算机模型，给出了他们的大胆预测：大脑可以用一个简单的技巧区分旋转中的光流和上下左右移动中的光流。

　　当我们向右转动头部或眼睛时，右边的光流相当于向前移动，左眼的光流向后移动。此时，大脑整合双眼DSGCs的视觉输入时就不再是前后上下了，而是记忆为向右转动。

　　值得注意的是，老鼠的眼睛长在两侧，人类或灵长类动物的DSGCs是否也是这样工作的，虽然还没得到证实，但Berson怀疑应该也是一样的。

　　“这是一个高度自适应功能，因而必须在生命发育的早期开始演变，尽管现在动物的移动方式有飞的、跑的、游的，但是图像稳定功能对任何动物来说都非常有价值。”