新研究表明：细微眼球运动让视觉竟得优化

我们的视觉能力始于我们眼睛中的感光光感受器细胞。视网膜的一个特定区域，称作中央凹，负责清晰视觉的实现。在这里，对颜色敏感的视锥光感受器使我们能够检测到哪怕是最微小的细节。这些细胞的密度因人而异。此外，当我们注视一个物体时，我们的眼睛会进行细微、持续的运动，这在个体之间也有所不同。

波恩大学医院（UKB）和波恩大学的研究人员现在研究了清晰的视觉如何与这些微小的眼球运动和视锥细胞的镶嵌结构相联系。借助高分辨率成像和微观心理物理学，他们证实眼球运动经过了精细调整，从而让视锥细胞能够进行最佳采样。这项研究的结果现已发表在《eLife》杂志上。

人类能够注视一个物体以清晰地看到它，这要归功于视网膜中心的一个小区域。这个区域被称为中央凹（拉丁语为“坑”），由紧密排列的感光视锥光感受器细胞镶嵌而成。它们的密度在每平方毫米超过 20 万个视锥细胞的峰值——在一个比 25 美分硬币小约 200 倍的区域内。微小的中央凹视锥细胞对眼睛可见的视觉空间部分进行采样，并将其信号发送到大脑。这类似于相机传感器的像素，其表面分布着数百万个感光细胞。

然而，有一个重要的区别。与相机传感器的像素不同，中央凹中的视锥细胞不是均匀分布的。每只眼睛的中央凹都具有独特的密度模式。

此外，“不像相机，我们的眼睛一直在不停地、无意识地运动着”，波恩大学 UKB 眼科系 AOVision 实验室负责人、波恩大学跨学科研究领域（TRA）“生命与健康”成员沃尔夫·哈明宁博士解释道。

即使我们稳稳地看着一个静止的物体，这种情况照样会发生。这些注视性眼球运动通过引入持续变化的光感受器信号来传递精细的空间细节，而这些信号得由大脑来解码。众所周知，注视性眼球运动的其中一个组成部分，叫做漂移，在个体之间可能存在差异，而且较大的眼球运动有可能会损害视力。然而，截至目前，还没有人研究漂移与中央凹中的光感受器以及我们分辨精细细节的能力之间的关系。

这正是哈明宁的研究团队现在借助使用自适应光学扫描光检眼镜（AOSLO）所进行研究的，这是德国唯一的此类仪器。鉴于该仪器所提供的卓越精度，研究人员能够去检查中央凹中的锥体密度与我们所能分辨的最小细节之间的直接关系。

与此同时，他们记录了眼睛的微小运动。为此，他们在 16 名健康参与者执行一项视觉要求较高的任务时测量了他们的视力。该团队追踪了视网膜上视觉刺激的路径，以确定在每个参与者中，哪些感光细胞有助于视觉。包括来自 UKB 眼科的第一作者珍妮·威滕（Jenny Witten），她还是波恩大学的博士生，使用 AOSLO 视频记录来分析参与者在字母辨别任务中眼睛的移动方式。

该研究表明，人类能够感知到比中央凹中的视锥细胞密度所暗示的更精细的细节。

“由此，我们得出结论，中央凹视锥细胞的空间排列仅部分预测了分辨率敏锐度，”哈默宁称。此外，研究人员发现微小的眼睛运动影响清晰的视觉：在注视期间，漂移的眼睛运动精确对齐，从而有系统地让视网膜与中央凹的结构同步移动。

威滕解释说：“漂移运动反复将视觉刺激带入锥体密度最高的区域。”

总之，结果显示，在短短几百毫秒内，漂移行为便适应了锥体密度较高的视网膜区域，从而提高了清晰的视力。这些漂移运动的长度和方向起到了关键作用。

哈明宁和他的团队表示，这些发现为眼睛生理和视觉之间的基本关系提供了新的见解：“了解眼睛如何最佳移动以实现清晰的视力，能够帮助我们更好地理解眼科和神经心理障碍，并改进那些旨在模拟或恢复人类视力的技术解决方案，例如视网膜植入物。”