亮度感知可以用非线性亮度和线性黑视素之和来解释，说明黑视素信号可以表示绝对的亮度水平。
近日，日本横滨国立大学的科学家们通过将最近发现的一种视网膜细胞——黑视素细胞的功能分离出来，证明了其在视觉环境感知中的重要作用。这项研究增加了对眼睛生物学和视觉信息处理方式的新理解，可能有助于更有效地治疗与眼睛有关的并发症，还可以作为开发照明和显示系统的基础。相关论文发表《科学报告》杂志上。
人类眼睛的后部布满了视网膜，它由被称为光感受器的不同类型的细胞组成。这些细胞能够对不同的光照量做出反应，处理大量光的细胞被称为视锥细胞，处理少量光的细胞被称为视杆细胞。
之前，研究人员认为，当光线照射视网膜时，只有视杆细胞和视锥细胞有反应。而最近的发现揭示了一种全新的细胞类型——本质感光性视网膜神经节细胞（ipRGCs）。与视杆细胞和视锥细胞不同，ipRGCs含有黑视素（一种对光敏感的光色素），因此也称黑视素细胞。目前已经证实，ipRGCs参与了保持大脑内部生物钟与日光同步的过程，但它们在检测光照量方面的重要性尚未得到很好的理解。
日本横滨国立大学环境与信息科学学院教授、该研究的作者之一Katsunori Okajima表示：“到目前为止，视网膜黑视素细胞的作用，以及它们如何帮助感知光的亮度，都还不清楚。”
“我们发现，黑视素对人类观察环境光线的能力起着至关重要的作用。这些发现正在重新定义传统的光探测系统，到目前为止，该系统只考虑了两个变量——亮度和入射光量。我们的研究结果表明，亮度感知应该依赖于第三个变量——针对黑视素的刺激强度。”
在这项研究中，作者们展示了视锥细胞和黑视素细胞是如何结合在一起让人感知亮度的。为了更好地评价黑视素对光检测的贡献，研究人员从视锥细胞和视杆细胞中分离出了黑视素信号，以便更准确地对其进行单独观察。视觉刺激也通过精心设计和定位来具体刺激光敏细胞。此外，研究人员使用了跟踪软件测量了研究参与者在每种视觉刺激下的瞳孔直径，这是一种确定视网膜亮度感知和实际视觉刺激强度之间关系的方法。
现在，研究人员能够证明，被感知图像的不同亮度水平是黑视素反应和视锥细胞产生的反应的总和。前者是线性读出，但后者不是。研究结果还表明，黑视素在亮度感知中并不是一个次要因素。相反，它在亮度感知中起着至关重要的作用。
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编译：花花
审稿：西莫
责编：张梦
期刊来源：《科学报告》
期刊编号：2045-2322
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/ynu-slo081619.php
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