一个旨在绘制小鼠视网膜神经连接的大型项目可能已经解答了眼睛如何检测运动这个长期存在的问题。借助参与在线脑图绘制游戏的志愿者，研究人员表明，沿着特定方向定位的神经元对能够共同触发第三个神经元，以响应沿相同方向移动的图像。
人们有时说我们用大脑而不是眼睛看东西，但这并非完全正确。人们只有在视觉信息被大脑解释后才能理解其意义，但部分信息是由视网膜中的神经元部分处理的。特别是，50年前，研究人员发现哺乳动物的视网膜对移动图像的方向和速度敏感。这表明运动感知始于视网膜，但研究人员一直在努力解释其原理。
当光线进入眼睛时，会被光感受器细胞捕获，这些细胞将信息转化为电脉冲并将其传递到视网膜的更深层。单个光感受器对物体可能移动的方向不敏感，因此马萨诸塞州理工学院（MIT）位于剑桥的神经科学家金世燮（Jinseop Kim）及其同事希望测试这个难题的答案是否在于视网膜中各种类型细胞的连接方式。
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光感受器通过“双极神经元”传递信号，之所以这样命名是因为它们有两个从细胞体向相反方向突出的茎。然后，信号通过“星爆无长突细胞”——其细丝或树突向各个方向延伸，类似于从星星射出的光线——然后到达形成视神经的细胞，视神经将信号传递到大脑。
为了理解双极细胞和星爆细胞是如何连接在一起的，金和他的同事借助近2200名 EyeWire成员分析了小鼠视网膜的高分辨率电子显微镜图像，EyeWire是一个在线“公民科学”游戏，旨在帮助进行脑图绘制工作（参见“计算机科学：学习机器”）。玩家追踪穿过细胞层的路径，以创建部分视网膜的高分辨率布线图。
今天在《自然》杂志上描述的重建图显示，虽然一种类型的双极细胞连接到靠近细胞体的无长突细胞细丝，但另一种类型的双极细胞则在沿细丝长度的更远处连接。至关重要的是，已知连接到更靠近星爆无长突细胞体的双极细胞会以时间延迟传递信息，而其他双极细胞则立即传递信息。
由于第一种连接类型的延迟，当物体在视野中移动时，在略微不同的时间击中视网膜上两个附近位置的信号可能会同时到达同一个无长突细胞细丝。作者认为，这可以解释视网膜如何检测运动：无长突细胞可能仅在接收到这种组合信息时才会放电，从而发出信号表明有物体正朝着细丝的方向移动。未沿细丝方向移动的刺激会产生在不同时间到达无长突细胞的脉冲，因此它不会放电。
麻省理工学院的计算神经科学家、该研究的资深作者塞巴斯蒂安·承（Sebastian Seung）表示，应该谨慎解读这些结果。尽管他和他的同事帮助阐明了视网膜的解剖结构，但只有实验才能最终证明该系统是否按照他们的模型建议的方式工作。
“我们现在将此问题抛给生理学家。他们可以轻松地检验这个假设。”
瑞士巴塞尔弗里德里希·米歇尔生物医学研究所的神经科学家博通德·罗斯卡（Botond Roska）说：“这是一篇非常好的论文，它对视网膜中的方向选择性计算提出了非常清晰且可检验的预测。” “这是一个令人兴奋的想法，我敢打赌，许多实验室会跟进研究以检验这个假设。”
承补充说，布线图仅代表视网膜上连接总数的一小部分。“可能还有其他神经元参与了这个运动检测回路，”他说。“我们需要绘制出这些神经元，并最终重建整个视网膜连接体。”
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2014年5月4日首次发表。