【大紀元2021年10月04日訊】（大紀元記者李少維編譯報導）新研究發現，哺乳動物的視網膜利用分層的方式，把視覺刺激分類為多達約40種分別感應。這套天然的系統不僅敏感度非常高，還非常節能，相機技術要達到這樣的水平還有很長的路要走。
美國杜克大學（Duke University）研究組介紹說，像小鼠、猴子等哺乳動物的視網膜，都有好幾層的結構。每一層分別對例如亮度、暗度、動態等不同的視覺信息敏感。每一層都是像馬賽克一樣拼湊起來的結構，再由多層馬賽克拼湊成一幅立體的視覺畫面。研究人員估計哺乳動物的視網膜把視覺信息分為多達大約40個類別分別感應。
從研究人員展示的視網膜橫截面剖析圖看到，頂層是神經節細胞圓形的細胞核部分，每個神經節細胞長長的觸角伸到下面，看似錯綜複雜地盤繞在一起，其實亂中有序，這些觸角共同組成了上面提到的各種感應層。每個感應層擅長感應不同的視覺信號。
神經節細胞（ganglion cell）是視網膜內的一種重要神經細胞。它的「頭部」是圓形的細胞核，「身體」就是長長的突觸結構。這些突觸像樹枝一樣還有很多分支。它們盤根錯節地擠在一起，就像盆栽植物的根部長得過於茂盛的景象。這些突觸共同組成多個「馬賽克」結構的神經感應層。
在這個厚厚的馬賽克感應層下面，還有另一層神經節細胞。這層神經節細胞的突觸向上伸入神經感應層。研究人員認為，這層神經節細胞根據突觸抵達的深度，輸出開和關的信息。
「這些突觸就像地址映射系統一樣工作，根據達到的不同深度反饋不同的信息。」主要研究員之一杜克大學神經生物學助理教授菲爾德（Greg Field）說，「實際上，它們抵達較深的地方即返回『關』的信號，抵達較淺的地方返回『開』的信號。如此，視網膜有很多感應器共同探測周圍立體的世界。」
菲爾德說，視網膜天然形成這樣的結構，工作效率很高，而且很節能。研究人員發現其中一個原因是，在較多環境噪音的情況下，這些細胞自動會過濾掉噪音信息，有目的地選擇重要的信息讀取，這導致視網膜成像很節省能量。
研究人員舉例說，例如在很暗的房間裡，大部分環境信息都是無用的「噪音」信號，視網膜的神經節細胞會自動調整，只選擇對較亮的物體進行感應。
這種天然的機制有著神奇的妙處。菲爾德說，如果你是一隻小鼠，「周圍環境中容易看見的東西一般不會威脅你的生命安全，往往是那些不易覺察的物體藏著危險的信號。視網膜具有這樣的功能，根據環境自動調節對不同視覺信號的敏感度。」
研究人員把視網膜成像消耗的能量和智能手機的相機對比。
比如一個5兆像素、五分之一英吋的手機相機耗電1.92×10⁻¹⁰瓦。人眼視網膜成像，在明亮的環境下大約耗能1.27×10⁻¹¹瓦，只是手機相機的大約6%。在昏暗的環境下，人眼耗能增加到大約5.08×10⁻¹¹瓦，仍然遠低於相機耗能，而且，人眼視網膜具有捕捉單光子光源的能力，目前任何手機的相機都辦不到。
研究者表示，了解哺乳動物視網膜複雜的工作機制，對研發視網膜假體、設計出更先進的相機等都具有重要意義。
這份研究9月28日發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）。◇
責任編輯：朱涵儒
