前言
来自波恩大学医院（UKB）和波恩大学（University of Bonn）的研究人员最近探讨了细微的眼球运动、视觉敏锐度与视网膜中视锥细胞的马赛克排列之间的复杂联系。利用高分辨率成像技术和先进的微观心理物理学，他们发现这些眼动被精细校准，以优化锥细胞对视觉信息的采样。该研究成果已发表在《eLife》期刊上。
视觉敏锐度与黄斑的作用
人类能够将注意力集中在一个物体上，并清楚地看到它，这要归功于视网膜中心的一个特殊区域，这个区域被称为黄斑，在拉丁语中是“坑”的意思。黄斑中心凹由密集排列的感光视锥细胞组成，每平方毫米的视锥细胞密度超过20万个，这一面积大约比1 / 4硬币的面积小200倍。这些微小的视锥细胞采集视觉空间并将信号传输到大脑，类似于相机传感器像素捕捉光线的方式。
然而，中央凹中的视锥细胞排列与相机传感器有一个关键的不同之处：它们不是均匀分布的。每个人的眼睛都有独特的视锥细胞密度模式。
持续眼球运动与视觉稳定性
尽管我们的眼睛表面上是稳定的，但即使在固定注视静止物体时，我们的眼睛也在不断进行无意识的微动。波恩大学医院（UKB）AOVision实验室负责人Wolf Harmening博士，同时也是波恩大学跨学科研究领域（TRA）“生命与健康”的成员，解释说，这些微小的、非自主性的眼动通过产生动态的光感受器信号来帮助传达精细的空间细节，而这些信号需要大脑解码。这些注视性眼动中最重要的一部分是漂移（drift），它因人而异。虽然较大的眼动已知会损害视力，但漂移与中央凹视锥细胞及视觉敏锐度的关系一直不清楚——直到现在。
高分辨率成像与微观心理物理学
Harmening的研究团队使用德国唯一的自适应光学扫描激光检眼镜（AOSLO）进行了一项研究。该仪器使他们能够直接研究中央凹中视锥细胞密度与我们分辨细微视觉细节能力之间的关系。
研究包括16名健康的参与者，他们被要求执行一项视觉要求高的任务以测量他们的视觉敏锐度。在此过程中，研究人员记录了参与者的微小眼动，并追踪了视觉刺激在视网膜上的路径。这使他们能够确定哪些感光细胞对每个参与者的视觉感知做出了贡献。主要作者Jenny Witten是波恩大学的博士生，也是UKB眼科系的研究员，她使用AOSLO视频记录分析了参与者在执行字母辨别任务时的眼动。
眼动与锥细胞密度密切相关
研究结果表明，人类能够感知比单纯视锥细胞密度所预测得更为精细的视觉细节。根据Harmening博士的说法，这表明黄斑中央凹中视锥细胞的空间排列仅部分预测了视觉敏锐度。研究发现，微小的眼动在清晰视觉中起着至关重要的作用：在固定注视期间，漂移运动使视网膜与中心凹的结构系统地同步。
Witten解释说：“漂移运动反复将视觉刺激带入锥细胞密度最高的区域。” 在几百毫秒内，这些漂移动作适应了锥细胞密度较高的视网膜区域，从而提高了视觉清晰度。这些漂移运动的长度和方向对于实现最佳视力至关重要。
对眼科研究和技术的影响
Harmening和他的团队认为，这些发现为眼生理学与视觉之间的基本关系提供了新的见解。了解眼动如何增强视觉敏锐度可能对诊断和治疗眼科和神经心理学疾病具有更广泛的意义。此外，这一知识可以指导旨在复制或恢复人类视觉的技术解决方案的发展，如视网膜植入物。
结论
波恩大学医院和波恩大学研究人员进行的这项研究表明，细微的眼球运动在优化视觉中起着关键作用。通过与每个人中央凹中独特的视锥细胞密度模式相匹配，这些微小的、无意识的运动有助于我们感知细微的细节。这项研究为理解视觉开辟了新的途径，并为旨在改善或模仿人类视力的医学和技术领域提供了潜在的应用。
参考文献：
Sub-cone visual resolution by active, adaptive sampling in the human foveolar, eLife (2024). DOI: 10.7554/eLife.98648.3
文章来源：
https://ophthalmologybreakingnews.com/research-reveals-how-subtle-eye-movements-optimize-vision
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