主题:视觉

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母海狮可凭视觉辨别幼崽

新华社电澳大利亚和法国研究人员最新研究发现,母海狮可凭视觉辨别其幼崽。 海狮是一种水陆两栖的哺乳动物,相较于陆地哺乳动物而言,海狮的视力较差。海狮夜晚会在陆地上休息,而白天则会将幼崽留在岸上的栖息...即将发布

日期:2017年11月6日 - 来自[技术要闻]栏目
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人脑更爱虚拟信息

人脑会补足看不见的信息。图片来源:TylerFinck 人们不应总是相信自己的眼睛。人类视觉也有盲点,人们通常不会注意到这些,因为人脑会补足细节空白。近日,新研究显示,人们更相信虚拟景象而非真实情...即将发布

日期:2017年5月23日 - 来自[技术要闻]栏目

缓解视觉疲劳别用药眼水

现代人,无论眼睛是否近视,天天对着电视、电脑、各种电子产品,早上醒来第一个事是看手机,晚上睡觉前最后一件事也是看手机,说没有视觉疲劳都不太可能,不少人想要通过用眼药水来缓解视觉疲劳,但眼药水用多了对眼...即将发布

日期:2017年5月20日 - 来自[用药指南]栏目
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专注“仿生眼”研发,仿生视觉技术公司获 1800 万美元投资

本周二,来自澳大利亚的医疗器械公司BionicVisionTechnologies(BVT)宣布获得了1800万美元投资。此轮融资由中国(香港)华融国际控股有限公司(ChinaHuarongInter...即将发布

日期:2017年4月7日 - 来自[技术要闻]栏目

远古采摘助视觉演化

恒河猴图片来源:ClémentBardot/WikimediaCommons 在哺乳动物中,一些种类的灵长类动物的眼睛拥有3个不同种类的光敏视锥细胞,而不是两个。这让人类及其近亲看到...即将发布

日期:2017年2月20日 - 来自[技术要闻]栏目
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仿生人眼,为盲人带来光明

仿生人眼已经在发展当中,这将减轻数亿人视觉损伤和失明之痛。但它的功能可能不止于此,由于其成像原理,仿生人眼或许可以让人类变成“看穿一切”的超级人。

仿生人眼令患者重获光明

全球大约有2.85亿人群正在遭受视觉损伤之痛,很多治疗方案和技术创新一直在研发当中。而重获光明的灵丹妙药听起来很科幻:仿生人眼(或称视网膜假体系统)。

仿生人眼,是光和视神经之间的桥梁,视神经将图像传入大脑,大脑再识别看到的物体。

到目前为止,唯一通过美国FDA(食品药物管理局)许可的仿生人眼就是ArgusII,其生产商名为Second Sight。仿生人眼Argus II分为两个部分:包含小型摄像头和计算单元的一副眼镜、植入人眼表面的人工视网膜。

(Argus II 视网膜假体系统,图自:Futurism)

人工视网膜可以接入视神经,无线传输视觉图像。不过,目前Argus II只能帮助使用者看到物体大致轮廓和运动。

现在墨尔本出现了新的一款仿生人眼,使用了钻石电极,或许可以让佩戴者看见他人的面部表情,并且阅读大号字体的文本!目前研究人员正在安排相关临床试验。

这些仿生人眼技术,并不能完全让人恢复视觉能力,远没有达到最理想的水平,但持续的科技发展会很快让理想变为现实。

半机械人的未来

如果我们最终发明了重获完美视觉的技术,接着呢?除了治愈失明之外,仿生人眼另一个潜在用途或许就是让我们成为“超级人”。

光具有不同的波长,而人类只能看见其中一部分波长范围内的光。如果仿生人眼可以让我们看到整个电磁波谱(从无线电波到伽马波),那人类将能够“看到”热、靠视觉识别不同类型的气体、甚至视力能穿透一面墙壁。

(电磁波谱,图自:2.lbl.gov)

我们或许能够放大和缩小视野,随时录下我们看到的景象,自动将录下来的影像无线同步到网络上。虽然这一切还只是大胆的设想,但没有谁敢否认,创新技术正在把科幻变为现实。

其他领域的应用

仿生人眼会开启一系列不同领域的应用:科学家无需任何设备的情况下研究微生物、士兵无需身处危险而直接远程侦测地雷、机场安检人员不用各种手持设备扫描等等。

不禁想问:是不是也会看到不该看的东西呢?

总之,或许还要等待几十年的时间,仿生人眼才能到达让人获得完美的视力的水平,在那之前,科学家们还要紧锣密鼓研发一段时间。


日期:2017年1月26日 - 来自[眼科]栏目

上海生科院发现亮暗光斑视觉后像的不对称性及其皮层下起源的神经机制

 1月11日,《神经科学杂志》在线发表了中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所王伟研究组题为《亮暗光斑视觉后像的不对称性与皮层下ON和OFF通路间的不对称性相互关联》的研究论文。视觉后像(Afterimage)是指较长时间注视视觉刺激后,当刺激消失或把目光及注视点移开到单色均一背景下如白帆布或白墙,人们常看到短暂并逐渐减弱的、与原视觉刺激极性相反的视觉图像残留的现象,故而称为后像(图1)。视觉后像有正的或负的两种,是一种正常的视觉生理现象,也是探索视觉脑机制的一个重要窗口。

在皮层下视觉通路中,视网膜(retina)和丘脑外膝体(dLGN)存在由ON和OFF细胞组成的两个平行通路,它们分别编码亮度增加和减少的亮度变化信息。近年的研究发现人对视觉刺激的亮度变小比对视觉刺激的亮度变大更敏感,而且最近的电生理实验揭示视觉系统中ON和OFF通路对视觉刺激亮度变化信息的反应存在着不对称性。这些实验结果为解释视觉感知层面上的不对称性提供了神经基础。现实生活中,当我们盯着白色或黑色的视觉刺激一段时间后,在视觉刺激撤除后的一个短暂时间内可以感知到极性相反的视觉后像。因此我们的问题是:亮暗刺激产生的视觉后像之间是否也存在着不对称性?皮层下ON和OFF通路间对亮暗刺激撤除反应是否有不对称性呢?如都存在着不对称性,那么二者的不对称性是平行的吗?

王伟课题组的研究人员结合人的心理物理实验和视觉实验动物家猫丘脑外膝体(dLGN)单细胞记录实验,对上述问题进行了深入研究(图2)。心理物理实验结果显示,暗光斑刺激(撤除)产生的视觉后像比亮光斑刺激(撤除)产生的视觉后像更强而且持续时间更久。在dLGN上的电生理实验结果显示,ON细胞对暗光斑刺激撤除反应的发放率高于OFF细胞对亮光斑刺激撤除反应的发放率,并且ON细胞的反应比OFF细胞更持久。视觉实验动物外膝体电生理实验结果和人心理物理实验结果一致。通过对来自视网膜的S-potential的分析,研究人员发现上述的ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤除反应强度的不对称性,其实在视网膜神经节细胞中就已经存在,但是在反应时程上的不对称性只在外膝体中存在。研究人员还发现ON和OFF细胞间反应强度的差别只存在于X型细胞中,而在Y型细胞中并不存在这种不对称性。此外,研究人员还发现ON和OFF细胞接收到的抑制性输入的不对称,可能导致了ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤除反应的不对称性。

该研究首次揭示了亮暗光斑刺激产生的视觉后像在感知强度和持续时间上存在明显的不对称性,而且这种不对称性与皮层下ON和OFF细胞对亮暗光斑刺激撤除反应的不对称性相一致,支持简单的亮暗视觉后像皮层下产生的神经机制。

这项工作在王伟指导下,主要由博士生李辉完成。该工作得到国家自然科学基金(31571078,81601628)、“973”项目以及神经科学国家重点实验室支持。

图1:神经所大楼和神经所标志为例的视觉后像。盯着左侧图中的红色十字注视30秒,再把视线转移到右侧的红十字,这时尽管右侧的图像是没有颜色的灰色图像,你会感知到图片原先的颜色。

图2:A. ON细胞对亮光斑刺激有强的偏好反应,并且对暗光斑刺激的撤除有强的偏好反应。OFF细胞对暗光斑刺激有强的偏好反应,并且对亮光斑刺激的撤除有强的偏好反应。这种皮层下ON和OFF细胞对相反极性刺激撤除的反应可能是视觉后像产生的原因。B.对亮斑刺激一段时间后撤除,被试会看到黑的视觉后像,而对暗斑刺激一段时间后撤除,被试会看到白的视觉后像。C.测量视觉后像对比度(亮暗感知强度)的实验示意图。D.个体被试心理物理实验结果。每一位被试都显示暗光斑刺激产生的视觉后像更强。E.心理物理实验群体实验结果。F.外膝体ON和OFF细胞对极性相反光斑刺激撤除后的群体反应。ON细胞的平均反应强度大于OFF细胞的平均反应强度。G.外膝体ON和OFF细胞对刺激撤除反应的相对强度分布和统计分析。

日期:2017年1月20日 - 来自[神经科]栏目
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科学家揭示视觉注意参与信息选择过程

近日,华东师范大学、美国路易斯维尔大学和俄亥俄州立大学的研究团队合作完成的一项研究揭示,视觉注意参与了对地表表面信息的选择和表征过程,并以此为基础和支架,建构广阔的内部视觉世界。实验表明,要形成相对准确的视觉空间表征,地表表面信息和对下视野空间的注意,两个因素缺一不可。相关研究在线发表于《自然》子刊——《人类行为》创刊号。

视觉系统感知对象时,需要注意机制来选择对象信息,并滤除复杂场景中的无关信息,主要原因是自然场景的信息丰富,而视觉系统的加工能力有限。如果感知个体对象时,注意是必须的;那么,感知视觉空间时,注意是否也是必须的呢?研究发现,人类的视觉系统通过对生态位的利用,巧妙解决了这一问题。

人类利用注意机制选择地表表面和地表表征作为基础和支架,以搭建广阔的内部视觉世界。为此,他们开展了一系列实验。研究发现,只有在呈现地表纹理表面,并且观察者也将注意投注到下视野空间的时候,目标对象的位置知觉才相对更准确。而将注意投注于上视野空间时,无论是否呈现地表或天花板纹理表面,目标对象的位置判断都很不准确。这表明,环境注意关注在下视野空间和可见的地表表面信息,这两个因素的共同作用,才使得视觉空间的建构更加准确。

日期:2017年1月4日 - 来自[技术要闻]栏目
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