科学家发现了可能改变我们对色彩感知理解的神秘视网膜细胞

罗彻斯特大学的研究人员在我们对色彩感知的理解方面取得了突破性进展。在最近发表在《 神经科学杂志他们发现了罕见的视网膜神经节细胞 (RGC)，它们可以填补我们对如何看颜色的认知方面的关键空白。这些发现表明，除了大多数 RGC 遵循的既定颜色检测途径外，少数这些非常规细胞可能在色觉中发挥重要作用。

这项研究的推动力来自视觉神经科学的一个基本问题：人眼如何处理和感知颜色？科学家早就知道，视网膜含有三种类型的视锥细胞，分别对短波、中波和长波光敏感。这些视锥细胞通过视网膜神经节细胞将信息传递到大脑。

20 世纪 80 年代，罗彻斯特大学的戴维·威廉姆斯 (David Williams) 进行了一项研究，确定了描述基本颜色检测的三条主要路径（称为基本方向）。这些视锥细胞通过 RGC 将信息传输到大脑，遵循三个基本方向：亮度（结合中波长和长波长的信号）、红绿（长波长和中波长之间的对立）和蓝黄（短波长和中波长和长波长的组合信号之间的对立）。

然而，这些通路并不能完全解释人类如何感知色彩的丰富性和多样性。研究人员怀疑，除了这些主要通路之外，可能还有其他不太常见的 RGC 在色彩感知中发挥着关键作用。

为了验证这一假设，研究人员采用了先进的成像技术。他们使用了自适应光学技术，该技术最初由天文学家开发，用于校正地球大气造成的望远镜图像扭曲。该技术经过改进，可以校正眼睛的扭曲，为单个感光细胞提供前所未有的清晰度。

这项研究使用自适应光学和钙成像技术对三只猕猴的眼睛进行成像。这些技术使科学家能够观察和测量视网膜中央凹（视网膜中央部分，负责清晰的中央视觉）中 RGC 的反应。之所以选择猕猴作为研究对象，是因为它们与人类的视觉相似。

研究人员将病毒载体注入猴子体内，使其视网膜神经节细胞表达钙离子指示剂。这种指示剂使细胞在被光激活时发出荧光，使科学家能够追踪它们对各种颜色刺激的反应。研究人员向猴子展示了一系列光图案，旨在区分不同类型的视锥细胞的反应。

“除了知道这些细胞存在之外，我们还不知道其他任何关于它们的确切信息，”视觉科学中心的博士后研究员、这项研究的负责人萨拉·帕特森 (Sara Patterson) 说。“关于它们的反应特性如何运作，我们还有很多东西需要了解，但它们是一个令人信服的选择，因为我们的视网膜如何处理颜色，这是缺失的一环。”

但研究人员指出，他们的研究结果是基于视网膜特定区域的相对较小的细胞样本。需要进一步研究来证实这些结果，并探索这些细胞在整个视觉系统的更广泛背景下如何发挥作用。

此外，这项研究的重点是识别这些细胞及其基本反应特性。还需要做更多的工作来准确了解这些非主要 RGC 如何促进色彩感知以及大脑如何处理它们的信号。

未来的研究可能涉及更广泛的视网膜成像，并使用先进的计算模型来预测这些细胞如何影响色觉。研究还可以探索潜在的临床应用，例如为视力丧失的人开发更好的视网膜假体。了解 RGC 的全部功能可以改进设计，更准确地模拟自然视觉。

更深入地了解视网膜的复杂过程可以为失明人士恢复视力的更有效方法铺平道路。

“人类有 20 多个神经节细胞，而我们的人类视觉模型仅基于其中三个，”帕特森解释道。“视网膜中有很多我们不知道的事情。这是工程学完全超越视觉基础科学的少数领域之一。现在人们的眼睛里装着视网膜假体，但如果我们知道所有这些细胞的作用，我们实际上可以让视网膜假体根据其实际功能作用来驱动神经节细胞。”

研究， ”灵长类动物视网膜中央凹处的锥体对抗神经节细胞对非基色方向有调节作用》的作者包括 Tyler Godat、Kendall Kohout、Keith Parkins、Qiang Yang、Juliette E. McGregor、William H. Merigan、David R. Williams 和 Sara S. Patterson。