眼睛最多只能向大脑发送草图

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根据今天发表在《自然》杂志上的一项研究,你所看到的与大脑从眼睛获得的信息截然不同。事实上,加州大学伯克利分校科学家的最新研究表明,眼睛只向大脑传递眼前场景的草图——这使得我们能够如此细致地感知周围环境更加令人惊叹。“即使我们认为我们完全看到了世界,但我们真正接收到的只是空间和时间中的提示、边缘,”加州大学伯克利分校的弗兰克·S·韦布林说。

韦布林和博士生博托德·罗斯卡在对兔视网膜进行了近三年的研究后确定,大约有十几种不同的神经节细胞群——眼睛的输出细胞——向大脑发送信号。其中一组仅在检测到移动边缘时发送信号;另一组在看到大面积均匀区域时发送信号,依此类推。“每种表示都强调视觉世界的不同特征——边缘、斑点、运动——并将信息沿着不同的路径发送到大脑,”韦布林解释说。然后,大脑解释这 12 张草图,并可能将它们与来自记忆的图像合并,他补充道。

“这 12 张世界图像构成了我们所能获得的关于外界的所有信息,而正是从这 12 张如此稀疏的图像中,我们重建了视觉世界的丰富性,”韦布林说。“我很好奇大自然是如何选择这 12 个简单的电影的,以及它们是如何足以向我们提供我们似乎需要的所有信息的。”


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然而,这个过程如此精简的事实,很可能有助于科学家生产仿生眼,使用一种独特的计算机芯片,该芯片可以被编程来像视网膜一样进行视觉处理。罗斯卡的父亲,塔马斯·罗斯卡和加州大学伯克利分校的里昂·O·蔡于 1992 年发明了这种芯片,称为细胞神经网络 (CNN) 通用机。“我们正在学习的生物学知识正在用于改进芯片,芯片正变得越来越类似于哺乳动物的视网膜,”罗斯卡说。“然而,在有人弄清楚如何将其连接到大脑的神经回路之前,仿生眼仍然是一个牵强的概念。”

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