以下文章经许可转载自The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
我们人类是非常依赖视觉的生物。而我们这些拥有正常视力的人，习惯于将眼睛视为我们体验世界的关键。
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视觉是光感受的一种高级形式——即光线感知。但我们在日常生活中也会体验到其他更基本的光感受形式。例如，我们都知道感知温暖阳光照射在皮肤上的愉悦感，在这种情况下，我们使用热量作为光线的替代品。这不需要眼睛，甚至不需要特殊的光感受器细胞。
但科学家们在近几十年中发现，许多动物——包括人类——在眼睛以外的意想不到的地方也拥有专门的感光分子。这些“眼外光感受器”通常存在于中枢神经系统或皮肤中，但也经常存在于内脏器官中。眼睛以外的地方的光感分子在做什么呢？
视觉依赖于探测光线
在动物体内发现的所有视觉细胞都使用单一的蛋白质家族——视蛋白来探测光线。这些蛋白质抓住一种光敏分子——源自维生素A——当暴露在光线下时，这种分子的结构会发生变化。视蛋白反过来也会改变自身的形状，并启动光感受器细胞中的信号通路，最终向大脑发送光线已被探测到的信息。
我们大多数有意识的视觉都源于视网膜中的光感受器，视网膜是我们眼球后部的感光层。在有脊椎动物（脊椎动物）中，探测光线以产生视觉的细胞大致形状像杆状或锥状，因此得名杆状细胞或锥状细胞。
我们早就知道其他脊椎动物的大脑中有额外的光感受器。但科学家们长期以来认为，杆状细胞和锥状细胞几乎就是哺乳动物视觉的全部。因此，2000年代初期，David Berson的研究小组在布朗大学在小鼠视网膜中发现的其他对光线有反应的细胞，令人震惊。
更奇怪的是，许多实验室的相关发现表明，这些细胞包含一类新的视蛋白——黑视素，这是以前从未在脊椎动物中见过的（但与许多无脊椎动物的视蛋白相似）。它们似乎与有意识的视觉无关。
我们很难称它们为眼外光感受器，因为它们就在眼睛里。相反，它们通常被称为“非视觉”光感受器。这是研究人员用于所有与神经系统中成像通路无关的动物光感受器的术语。
所以现在我们知道，在许多——也许是大多数——动物的眼睛本身中，都存在非视觉光感受器。那么，在全身的其他地方，我们还能在哪里找到它们呢？
寻找不在眼睛中的光感受器
一般来说，识别潜在的眼外光感受器意味着寻找可以探测光线的蛋白质——视蛋白。廉价而高效的分子遗传技术的出现，使得寻找视蛋白成为全球实验室中的一种家庭手工业。
含有视蛋白的细胞可能是活跃的光感受器，但研究人员使用生理或行为测试来证实这一点。例如，他们可以寻找电变化，或者观察当细胞暴露在光线下时，动物的活动是否发生变化。
科学家们在眼睛之外发现的光感受器最常见于中枢神经系统中。几乎所有动物的大脑中都有几种，神经中也经常有。
皮肤是我们看到大多数其他光感受器的地方，尤其是在活跃的变色细胞或称为色素细胞的皮肤器官中。这些是许多鱼类、螃蟹或青蛙身上呈现的黑色、棕色或鲜艳的斑点。它们在头足类动物中发展到最高水平：章鱼、鱿鱼和墨鱼。动物主动控制它们的颜色或图案有几个原因，最常见的是为了伪装（以匹配背景的颜色和图案）或产生明亮、突出的信号来表示攻击性或吸引配偶。
令人惊讶的是，除了视蛋白之外，还有第二类感光分子，它们从未用于视觉（据我们所知）。它们出现在一些神经结构中，例如某些昆虫的大脑或触角，甚至在鸟类的视网膜中。这些是隐花色素，之所以这样命名，是因为它们的功能和作用方式仍然知之甚少。隐花色素最初是在植物中发现的，它们控制植物的生长和年度生殖变化。
为什么要探测眼睛以外的光线？
既然我们知道这些光感受器可以在动物的全身找到，那么它们实际上在做什么呢？显然，它们的功能部分取决于它们的位置。
一般来说，它们调节低于意识水平的光介导行为，并且不需要非常精确地了解光源在空间或时间中的位置。典型功能包括调节每日的清醒、睡眠和觉醒周期、情绪、体温以及许多其他与昼夜变化同步的内部周期。
维持正常生理周期的生物钟——以及导致时差反应的不适——几乎总是由这些光感受器控制的。这些探测器对于眼睛瞳孔的张开和闭合也很重要，有助于适应不同的光照水平。鱼类或章鱼等皮肤光感受器通常控制颜色和图案的变化。
在某些动物中，它们具有非常不同且相当惊人的任务——提供磁感，即探测地球磁场的能力。这种能力是基于隐花色素的，隐花色素显然是鸟类和蟑螂等不同动物的磁定向机制的基础。
人类也具有非视觉光感受能力
随着在哺乳动物视网膜中除了杆状细胞和锥状细胞之外还发现了感光视网膜细胞，很明显，人类也必须使用非视觉通路来控制行为和功能。
即使在功能性失明的人中，瞳孔大小也会随着光线的变化而变化。2007年发表的一项英美联合研究发现，由于基因疾病而失去所有杆状细胞和锥状细胞的患者仍然具有对光线反应的每日节律和瞳孔。一位患者甚至可以在看到蓝光时报告“亮度”的感觉，蓝光应该会刺激视网膜的非杆状细胞、非锥状细胞光感受器。
约翰·霍普金斯大学Samer Hattar研究小组最近对啮齿动物的研究表明，非视觉通路可以调节情绪、学习能力甚至有意识视觉的敏感性。
最后，约翰·霍普金斯大学的Solomon Snyder和Dan Berkowitz领导的意外的最新研究发现，小鼠血管中含有黑视素，即视网膜非视觉光感受中使用的视蛋白。他们发现这种感光蛋白可以调节血管的收缩和舒张。由于人类可能具有相同的系统，这可能部分解释了早晨心脏病发作的增加，这可能与当时发生的血压变化有关。
我们知道非视觉光探测在动物的生命中是普遍存在的且意义重大。未来的研究将继续理清它对人类健康和福祉的影响。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。