大腦能「看見」的東西比眼睛更多
最近,美國弗吉尼亞大學通過研究果蠅幼蟲的視覺系統發現,在「觀看」時,視力的重要性可能遠不如大腦把光點加工處理成複雜圖像的能力。相關論文發表在最近的《自然·通訊》雜誌網站上。
果蠅幼蟲的眼睛只有24個光受體(人眼包含的光受體超過1.25億),從它們眼睛輸入的光勉強夠大腦把這些光點加工成像。弗吉尼亞大學文理學院神經生物學家巴利·康德倫領導的研究小組在研究果蠅幼蟲的神經系統時,發現了一個有趣的現象:當把一條幼蟲控制在培養皿底部時,它會用力扭動以擺脫控制,而其他幼蟲就會被吸引到它身邊。這一現象令人吃驚,因為它們幾乎是瞎子,視力極其有限。
顯然其他幼蟲是看到了受困幼蟲的扭動才爬過去。研究人員發現,這些幼蟲會來回搖擺它們的頭,以一種類似於掃瞄的方式來探測事物,並非只能通過聽聲音、聞氣味或感受震動的方式來感知同伴。
為進一步研究幼蟲是怎樣看見這種小動作的,他們讓幼蟲觀看一段受困幼蟲扭動的視頻,以排除震動、聲音和氣味的影響。他們發現,幼蟲仍能探測並找到在視頻裡掙扎的幼蟲。但如果放慢或加快視頻的速度,幼蟲就會更少地或根本不會被吸引到視頻裡幼蟲旁邊。死亡的真實幼蟲或另一種動物的被困幼蟲,也不能吸引它們。它們發現昏暗中的受困幼蟲也很困難。
「這讓我們重新思考,對於能否‘看見’,視覺輸入可能不如其背後的大腦那麼重要。」康德倫說,「果蠅幼蟲能只用24個光點,並把這些光點處理成可以認知的圖像。」
康德倫認為,果蠅幼蟲靠快速擺動頭部來掃瞄審視,如此能收集更多光點,讓大腦構建出一幅活動的全景圖,清晰到足以「看見」事物。搖頭掃瞄能幫幼蟲把更多視覺輸入收集在一起,那些嚴重視力下降的人在光線昏暗時也常常來回擺動他們的頭,以此採集足夠的光線來形成大腦圖像。
康德倫表示,果蠅可以是一種研究神經元的絕佳模型,它們只有20000個神經元,人類有近1000億個,但二者的神經工作原理卻有很多相似之處。他們正在繪製果蠅的完整神經系統,將幫助人們更好地理解動物,包括人類的神經元在處理信息、加工圖像時所起的作用。
来源:科技日報
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