對腦唱歌的神經元:《眼見為憑》選摘(2)

2021-06-02 04:50

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我沒有要懷疑愛鳥人士的觀察結果。我的想法是:老鷹視力超絕的主要原因是牠不只是中央視覺看得清楚,其他區域也都一樣。證據在於視覺神經的數量與分布方式。之前已經提到,老鷹視網膜中的錐細胞密度並沒有比人類高出太多,因為錐細胞的排列密度是有上限的。但是真正限制視覺銳利程度的不是錐細胞排列得多緊密,而是節細胞的排列。

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這裡的關鍵原理是,在任何傳遞訊息的系統中,解析度會受到系統中排列最不緊密的元素所限制。不論在人類或是老鷹的視網膜中,那就是視網膜節細胞,牠們在視網膜中只占了所有神經元的一小部分。之前提到了,絕大多數哺乳動物在視網膜周邊區域,節細胞的密度會急遽降低。在老鷹中,這種降低程度少得多。老鷹眼睛中的節細胞數量實際上要遠超過人類,每個視網膜中大約有八百萬個,一般人類只有一百萬個。這些節細胞分散在老鷹比人類小的眼睛中。老鷹的視神經的確比較粗,但是卻不會造成麻煩,因為老鷹的眼睛並不常動,更常動的是整個頭。

老鷹是怎樣利用這些節細胞的?首先,人類只有一個中央視覺區域,但是老鷹有兩個(也就是有兩個中央窩,橫向併排)。不過整體的分布才是最重要之處。一般人類在周邊視覺區域中的節細胞密度只有中央區域的百分之一,但是在老鷹中差異沒有那麼大。就紅隼來說,周邊區域的節細胞密度是中央區域的百分之七十五。牠們視網膜周邊區域中,每平方毫米中約有一萬五千個節細胞,人類的周邊區域只有五百個。人類的周邊視覺幾乎是盲的,但是老鷹不是。老鷹能夠以銳利的視覺掃描廣大的麥田,田鼠無處可躲。

在幾段文字之前我提出了一個問題:如果人類整個視野的解析度都如同中央區域那麼清晰,那麼應該要處理那如洪水般湧來的資訊。看來老鷹的狀況就是如此,牠要如何解決這個問題呢?這點我們只能用猜的,可能是牠們的腦中具備強大的影像處理區域。老鷹腦中的上丘(superior colliculus)特別地大(人腦中也有這個部位),相比之下,人類皮質下視覺迴路就癟腳多了。不過當有天我們能夠揭露鳥類視覺系統處理影像的過程,就能夠學到全新的影像處理妙招。程式設計公司(Adobe)得注意了,影像處理軟體(PS)依然還有能從鳥類那兒學來的技巧。

《眼見為憑》立體書封。(時報出版)
眼見為憑》立體書封。(時報出版)

*作者理查.馬斯蘭(Richard Masland, 1942-2019)為哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授(David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology)與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)研究主任多年。本文取自時報出版其新書《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》。

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