新研究表明：細微眼球運動讓視覺竟得優化

我們的視覺能力始於我們眼睛中的感光光感受器細胞。視網膜的一個特定區域，稱作中央凹，負責清晰視覺的實現。在這裡，對顏色敏感的視錐光感受器使我們能夠檢測到哪怕是最微小的細節。這些細胞的密度因人而異。此外，當我們注視一個物體時，我們的眼睛會進行細微、持續的運動，這在個體之間也有所不同。

波恩大學醫院（UKB）和波恩大學的研究人員現在研究了清晰的視覺如何與這些微小的眼球運動和視錐細胞的鑲嵌結構相聯繫。藉助高分辨率成像和微觀心理物理學，他們證實眼球運動經過了精細調整，從而讓視錐細胞能夠進行最佳採樣。這項研究的結果現已發表在《eLife》雜誌上。

人類能夠注視一個物體以清晰地看到它，這要歸功於視網膜中心的一個小區域。這個區域被稱爲中央凹（拉丁語爲“坑”），由緊密排列的感光視錐光感受器細胞鑲嵌而成。它們的密度在每平方毫米超過 20 萬個視錐細胞的峰值——在一個比 25 美分硬幣小約 200 倍的區域內。微小的中央凹視錐細胞對眼睛可見的視覺空間部分進行採樣，並將其信號發送到大腦。這類似於相機傳感器的像素，其表面分佈着數百萬個感光細胞。

然而，有一個重要的區別。與相機傳感器的像素不同，中央凹中的視錐細胞不是均勻分佈的。每隻眼睛的中央凹都具有獨特的密度模式。

此外，“不像相機，我們的眼睛一直在不停地、無意識地運動着”，波恩大學 UKB 眼科系 AOVision 實驗室負責人、波恩大學跨學科研究領域（TRA）“生命與健康”成員沃爾夫·哈明寧博士解釋道。

即使我們穩穩地看着一個靜止的物體，這種情況照樣會發生。這些注視性眼球運動通過引入持續變化的光感受器信號來傳遞精細的空間細節，而這些信號得由大腦來解碼。衆所周知，注視性眼球運動的其中一個組成部分，叫做漂移，在個體之間可能存在差異，而且較大的眼球運動有可能會損害視力。然而，截至目前，還沒有人研究漂移與中央凹中的光感受器以及我們分辨精細細節的能力之間的關係。

這正是哈明寧的研究團隊現在藉助使用自適應光學掃描光檢眼鏡（AOSLO）所進行研究的，這是德國唯一的此類儀器。鑑於該儀器所提供的卓越精度，研究人員能夠去檢查中央凹中的錐體密度與我們所能分辨的最小細節之間的直接關係。

與此同時，他們記錄了眼睛的微小運動。爲此，他們在 16 名健康參與者執行一項視覺要求較高的任務時測量了他們的視力。該團隊追蹤了視網膜上視覺刺激的路徑，以確定在每個參與者中，哪些感光細胞有助於視覺。包括來自 UKB 眼科的第一作者珍妮·威滕（Jenny Witten），她還是波恩大學的博士生，使用 AOSLO 視頻記錄來分析參與者在字母辨別任務中眼睛的移動方式。

該研究表明，人類能夠感知到比中央凹中的視錐細胞密度所暗示的更精細的細節。

“由此，我們得出結論，中央凹視錐細胞的空間排列僅部分預測了分辨率敏銳度，”哈默寧稱。此外，研究人員發現微小的眼睛運動影響清晰的視覺：在注視期間，漂移的眼睛運動精確對齊，從而有系統地讓視網膜與中央凹的結構同步移動。

威滕解釋說：“漂移運動反覆將視覺刺激帶入錐體密度最高的區域。”

總之，結果顯示，在短短几百毫秒內，漂移行爲便適應了錐體密度較高的視網膜區域，從而提高了清晰的視力。這些漂移運動的長度和方向起到了關鍵作用。

哈明寧和他的團隊表示，這些發現爲眼睛生理和視覺之間的基本關係提供了新的見解：“瞭解眼睛如何最佳移動以實現清晰的視力，能夠幫助我們更好地理解眼科和神經心理障礙，並改進那些旨在模擬或恢復人類視力的技術解決方案，例如視網膜植入物。”