Only Perception: 視網膜如何運作：像接受域的多層拼圖

2009-04-09

視網膜如何運作：像接受域的多層拼圖

How the retina works: Like a multi-layered jigsaw puzzle of receptive fields
http://www.physorg.com/news158303038.html

April 7th, 2009

根據 Salk Institute for Biological Studies 的研究者表示，視網膜內約有 125 萬個神經元 -- 每一個僅透過一種小型的鋸齒狀（jagged）窗口，稱為接受域（receptive field）來觀看這個世界 -- 共同構成我們賴以在環境中導向的無縫圖像。接受域如同一塊拼圖般合在一起，避免「盲點」與過度地重疊，那可能模糊我們對於世界的感知。

在 4/7 當期的 Public Library of Science, Biology 中，科學家們表示他們的發現指出，神經系統運作的精確性比先前所意識到的還要更高，而表面上看起來不規則的個別細胞，也許事實上能協同與精細地調整，造就圍繞著我們的絕大部份世界。

先前所觀察到的不規則個別受域指出，集體性視覺覆蓋也許會不均勻（uneven）與不規則，可能會造成高解析度視覺的問題。"當我們檢查整個族群時，我們所發現的矚目協調性指出，在視網膜內的神經迴路也許以高精確度對視覺景象取樣，也許在某種程度上，那近乎最佳的高解析度視覺，" 資深作者 E.J. Chichilnisky, Ph.D. 表示，系統神經生物學實驗室的副教授。

所有抵達腦部的視覺資訊是由視網膜神經節細胞（retinal ganglion cells）所傳送。神經節細胞的類型約有 20 種，每種都被認為傳送了一幅完整的視覺影像到腦部，因為每種類型的接受域均形成某種覆蓋住視覺空間的規律格柵（lattice）。然而，在每種規律的格柵中，個別細胞的接受域卻有著不規則與不一致的形狀，那可能導致視野不勻稱的湊覆蓋（patchy coverage）。

為了理解視覺系統如何克服此一問題，博士後研究者暨第一作者 Jeffrey L. Gauthier, Ph.D. 使用一種顯微電極陣列來記錄自小塊視網膜（襯在眼睛後方的組織）中分離出來的神經節細胞的活動。

在監視數百個神經節細胞數小時後，他基於它們的光反應特性來區分不同細胞類型。"人們通常同時記錄多種細胞，但他們不清楚這些細胞分屬哪些類型，" Gauthier 說。沒有了這種資訊，他說，他將無法觀察鄰近細胞的接受域。這些細胞屬於某種特定類型的連鎖（interlock），與彼此的不規則形狀互補。

"我們所檢查過的四種細胞類型的接受域全都精確地協調，" 他說。"但是在不同類型的細胞間我們並沒有看見協調性，這強調以某神經元族群研究感覺編碼時，從中明辨某種細胞類型的重要性。"

※ 相關報導：

＊ Receptive Fields in Primate Retina Are Coordinated to Sample Visual Space More Uniformly
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1000063

Jeffrey L. Gauthier, Greg D. Field, Alexander Sher,
Martin Greschner, Jonathon Shlens, Alan M. Litke,
E. J. Chichilnisky
PLoS Biol 7(4): e1000063
doi: 10.1371/journal.pbio.1000063