视觉揭示：视网膜在视觉加工中的新角色

EMBL的科学家们发现了视网膜细胞在视觉信息预处理中的意外作用的证据；他们的研究结果为未来的义肢视觉辅助提供了潜在的机会。

构成视网膜的复杂细胞回路的艺术表现。左起：绿色/蓝色，光感受器；黄色水平细胞；深绿色双极细胞；橙色无长突细胞；紫色，视网膜神经节细胞。字幕：伊莎贝尔·罗梅罗·卡尔沃/EMBL

科学家们早就知道，视觉之所以成为可能，是因为我们的大脑对视网膜发出的电信号进行解码。然而，最近的证据表明，视网膜可能做得更多。他们也可能在破译我们实际看到的东西。

视网膜位于眼睛的后部，是一种神经组织，接收眼睛的视觉输入，并将其转换为电信号传输到大脑。除了映射外部世界，视网膜还提取视觉特征，如颜色、对比度和运动。

视网膜层包含多种特殊的细胞成分。当光线照射视网膜时，它刺激光感受器，产生电信号，通过其他神经元——水平、双极和无长突细胞——传递到视网膜神经节细胞（RGC）。

视网膜神经节细胞位于视网膜的内表面，在那里它们通过组成视神经的轴突向大脑投射视觉信息。这些神经元是科学家最近发现的核心。

传统上，RGC被认为是一种中继，简单地整合从眼睛传入的视觉信号并将其传送到大脑。然而，最近的解剖学研究表明，RGC可能通过高速通信通道与其他视网膜神经元形成更复杂的网络。

罗马EMBL Asari小组的科学家发现，RGC可以向其他视网膜细胞发送反馈信号，并通过调节视网膜的输出信号来促进视觉刺激的局部计算。他们关于视网膜这种新的增益控制机制的研究结果已经发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。

基于该团队在计算方法方面的专业知识，科学家们开发了一个受生物学启发的视网膜网络数学模型，并对同一类型RGC如何相互调节活动进行了预测。然后，他们在老鼠和蝾螈的视网膜上进行实验以证实这些预测。

“我们的大脑是一台预测机器，”Asari Hiroki说。“它根据过去的证据生成外部世界的心理模型，并预测未来的感官输入。当预测与实际的感官输入不同时，大脑使用差异（或“惊喜”）更新心智模型并相应地调整我们的行为。虽然大脑皮层通常被认为执行这种预测性处理，但最近的证据表明，视网膜可能通过一些未知的机制计算这些视觉惊喜。我们认为，我们在视网膜输出水平上发现的反馈信号可能起到关键作用“我在那儿。”

准确地理解这种反馈通路如何帮助视网膜功能，为研究人员创造了一种可能开发未来假肢设备的方法，这种设备可以忠实地模拟视网膜的视觉处理。

这项研究还显示了在神经生物学研究中结合实验和理论方法的好处。Asari说：“按照惯例，科学家先进行实验，然后建立模型来解释数据。”。“相比之下，我们从视网膜的计算模型开始，推导出视网膜生理学的预测。然后，我们通过进行电生理学实验来测试预测。这种理论驱动的方法可以应用于其他大脑区域，以更好地了解其功能，因此是一个很有希望的新方向。”f研究。”