人脑最多可以接收来自几个眼睛的图像信息？

人脑最多可以接收来自几个眼睛的图像信息？ 赵泠的回答 高于两万。 从动物实验测出的数据估计，人视网膜向脑传输信号的带宽约 875 万比特每秒[1]。 目前看来，成年人脑的每个半球的初级视觉皮层约有 1.4 亿个神经细胞[2]，整个人脑涉及图形处理的神经细胞可能有 28 亿个以上（对间接参与的估计还不够准确）。每个神经细胞平均和一万个其他神经细胞连接，每个连接每秒可以激活 2 次以上，这意味着人脑涉及图形处理的计算能力可能在 5.6e+13 次计算每秒以上。 假设每次计算处理视网膜传来的 1 比特信息，你可以用上面两个数字算出，一个人脑涉及图形处理的计算能力大概能应付 640 万份视网膜传输的信息可以给它几百倍冗余，认为人脑能应付两万只眼睛。不过，人的视觉实际上大抵不是如此工作的。 实验显示，人的清晰视野相当小[3]，视觉皮层处理的约半数信息来自占视网膜面积不到 1% 的中央凹，人的视觉内容主要是脑构造出来的。按题设输入“全方向视野”而不改造人脑的话，得到的大概是人脑 P 出来的部分保真图像，当事人可能看到重影或更扭曲的画面。两万只眼睛大概可以为人提供更多的清晰视野，但未必提供万倍性能。 读者可以想到这类视错觉：人的视觉会自动采样覆盖你未用中央凹视野对准的若干黑点，让你难以同时看到上图里的 12 个黑点 ● 卡内基·梅隆大学的机器人专家汉斯·莫拉维茨认为，人视网膜每秒执行一千万次图像边缘检测和移动检测。基于几十年建造机器人视觉系统的经验，他估计每次重现人的视觉检测需要机器执行约一百条指令，这意味着用机器复制视网膜的图像处理功能需要十亿次计算每秒。以这数据和视网膜神经细胞数量、人脑神经细胞数量估计并考虑大冗余，人脑的总计算力约 1 百万亿次每秒到 1 亿亿次每秒。谈“最多”时，你可以考虑将这计算力拿大半来 P 图显然，360 度视野只是算法问题，不是算力问题。 此外，在字面上，这问题只谈“接收”、未谈处理，“最多可以”亦可取决于输入多少信息对应的能量不至于将人当场击毙。2023 年，日本研究人员用单根光纤达到过 22.9 Pbit 每秒的传输速率[4]，你可以考虑用这种光纤硬往人脑里照射每根光纤传送超过 26 亿份视网膜的信息量。 via 知乎热榜 (author: 赵泠)

5种最奇怪的动物眼睛：它们看到的世界 我们无法想象

5种最奇怪的动物眼睛：它们看到的世界 我们无法想象 有一些眼睛我们很好理解，比如食草动物的水平瞳孔让它们能够看到周围环境的全景，这有助于它们看到捕食者的到来，并在逃跑时避开障碍物，而夜间掠食者的瞳孔是垂直的，可以最大限度地提高夜视能力。然而，在这个壮丽、广阔、多样化的世界中，还有其他种类的眼睛以我们无法想象的方式观看世界。下面是已知的5种世界上最奇怪的眼睛。石鳖 Hans Hillewaert一、不是眼睛的眼睛石鳖当您想到眼睛时，您肯定会想到它至少是由细胞构成的，但是这种叫作石鳖的奇怪海洋软体动物，它们的眼睛是由“石头”构成的。这些小型生物是多板纲的，它们身体的外面被一个厚厚的连锁“板甲”保护着，完全融入周围的岩石中，难以被人发现。它们在岩石上爬行，吃着在那里发现的任何东西，但如果您沿着它甲壳的周边和底部寻找它们的眼睛的话，那么您根本找不到哪个器官可以当作眼睛来用。当然，石鳖是有眼睛的，只是它们没有常规柔软的眼睛，它们的眼睛在它们的甲壳上，并且是由矿物制成的更具体地说是一种称为文石的碳酸钙。另外，石鳖还不止一对眼睛，它和一些软体动物一样拥有许多眼睛，只是石鳖的眼睛是无规则地散布在它们的甲壳表面。图源：哈佛大学维斯研究所如上图，深色部分就是石鳖的眼睛，这些眼睛由一个文石晶状体和某种视网膜组成，被称为微眼（aesthetes），它们甲壳上有数百个这样的微眼，组成一个复杂的视觉网络，可以吸收光线解析图像。科学界至今都没有搞清楚，石鳖的视觉信息是如何被大脑处理的，但它们可以帮助我们更好地理解过去眼睛进化所经历的一些疯狂的事。首先，不难发现，这种眼睛是非常原始的，最古老的石鳖化石可以追溯到4亿年前，它是古老的生物，并保留了包括眼睛在内的一些古老特征。其次，科学家推测已灭绝的三叶虫也有眼睛，也是由矿物组成其晶状体是由方解石制成的，三叶虫的眼睛可能就是动物史上第一个真正复杂的眼睛。所以，研究石鳖可以帮助我们了解很多关于地球上动物视觉的进化。图：螳螂虾二、真正的超能眼睛螳螂虾在动物王国中，已知的最复杂的眼睛属于底栖海洋甲壳类动物螳螂虾。人类可以看到色彩斑斓的世界，其实我们的眼睛在哺乳动物中已经是非常强大的，大部分哺乳动物的眼睛看不到这么多颜色，这和哺乳动物在过去通常在夜间活动有关系。决定眼睛看到多少颜色是眼睛中的视锥细胞，而决定眼睛能在夜间看到东西的是视杆细胞，人类有三种视锥细胞分别对红绿蓝三个可见光波段敏感，以及一种视杆细胞它对自然光的大部分波长都敏感，但它无法分辨彼此。这4种光感受细胞构成了我们的视觉，三种视锥细胞的相互作用让我们看到了彩色世界，而丰富的视杆细胞让我们在夜晚也能看到事物（人眼拥有1.2亿个视杆细胞，而三种视锥细胞总共只有600万个）。螳螂虾眼睛特性  Cédric Peneau螳螂虾是一种色彩缤纷的小型虾蛄，这可能和它们异常强大的眼睛也有关系，它们的复眼里拥有16种光感受细胞是已知最多的。其中12种是用颜色相关的，具有常见的彩色感光细胞，以及对紫外线敏感的感光细胞，看到紫外线并不特别，有许多动物都能做到，但是螳螂虾可以看到五个不同的紫外线频段。另一方面，它们还可以看到偏振光。与看到紫外线一样，也有很多动物可以看到偏正光，但是螳螂虾是唯一能看到圆偏振光的动物。由于研究人员已经证明，快速生长、混乱的癌细胞实际上与健康组织会不同地反射偏振光，所以螳螂虾被认为可以在症状出现之前发现癌症。现在有许多科学团队正在积极仿生它们的眼睛，以设计出能够提前看到癌症的相机。除此之外，螳螂虾的每只眼睛都能独立移动，而且单个眼睛就能感知到深度，而包括人类在内的大部分动物只能通过两只眼睛相互作用来感受深度。麻雀，眼睛看起来很深邃  Fir0002三、看到地球磁场一些鸟类鸟类有着又小又圆的眼睛，但它们的眼睛比我们强大许多。我们前面提到过，人眼有4种光感受细胞，而大部鸟类有6种，4种视锥细胞比我们多的一种就是对紫外线敏感的，以及1种视杆细胞和1种不寻常的双视锥细胞可提供非彩色运动感知。这似乎没法和螳螂虾相提并论，但是有一些候鸟在这个基础上可以看到地球的磁场，以此帮助它们导航，从而完成跨洲的超远迁徙。图源：Jillian Ditner长时间以来，人们并不清楚那些长距离迁徙的候鸟是如何完成迁徙的，直到最近，科学家将其中的原因范围缩小到一类被称为隐色素的光敏蛋白质。这种蛋白质依赖蓝光，这表明鸟类的磁感受可能是基于视觉的。四眼鱼  Quartl四、一眼两用四眼鱼“四眼鱼”听起来视乎是长了四只眼睛一样，其实并不是的，它们只有两个眼睛，只是和身体相比显得特别大，而且这双大眼睛已经进化出令人难以置信的适应能力。它们的生态位是水面，它们大部分时间都花在水面上，捕食那些在水生生态系统周围盘旋的昆虫。它们大大且凸起的眼睛有助于它们露出空气，并更好的看到飞虫，但有意思的地方是，它们眼睛很大，以至于有一半是在水下的，这让事情变得相当有趣。它们的每个瞳孔分为两半，其中一半位于水线上方（背侧），而另一半位于水线下方（腹侧） 。通过这种方式，四眼鱼可以同时看到水面和水下光线传播不同的环境以观察捕食者和猎物。Charles J. Sharp更有趣的地方是，水面和水下部分晶状体的厚度是有所不同的，以适应空气和水生介质的不同折射率。另外，角膜上皮的厚度也不同，视网膜感光细胞中的蛋白质也略有不同水面视网膜对绿光更敏感，水下视网膜对黄光更敏感。一只眼睛拥有两种完全不同的适应，叫它们四眼鱼并不为过。五、另类看色彩方式乌贼乌贼的眼睛拥有奇怪的W型瞳孔，让它们显得有点独特，现在生物学家已经确定这种特征有助于它们平衡垂直不均匀的光场，这是它们栖息的水深处常见的适应。但乌贼独特的地方是，它们的眼睛只拥有一种光感受细胞，但却可以看到不同颜色，甚至可能看到我们不知道的颜色。乌贼独特的瞳孔可以促进一种完全有别于其它动物观察颜色的方式利用光线穿过棱镜分裂成色彩的方式。当我们眼睛里的晶状体无法将颜色聚焦在同一点上时，就会出现所谓的色差，从而将鲜明的阴影对比度变成不同色调，乌贼可能把这个我们眼睛的问题变成了解决方案。当不可避免出现色差时，瞳孔越小色差就越小，因此瞳孔较宽的乌贼非常容易出现这种情况，这会让乌贼看到的图像变得模糊。但是这种模糊可以带给它们不一样的“颜色体验”，这就解释了为什么乌贼只有一种感光细胞却能让身体颜色与环境相协调进行伪装。另外，乌贼的眼睛还可以旋转，最近科学家发现这些旋转的眼睛会产生立体视觉，这也是乌贼有别于其它动物看到深度的方式。 ... PC版： 手机版：

为什么人类能看到狗看不到的颜色？新研究解释了原因

为什么人类能看到狗看不到的颜色？新研究解释了原因 作者、生物学副教授罗伯特-约翰斯顿（Robert Johnston）说："这些视网膜有机体让我们第一次研究了这种非常具有人类特异性的特征。这是一个是什么让我们成为人类，是什么让我们与众不同的重要问题。"发表在《PLOS Biology》上的这一研究成果加深了人们对色盲、老年性视力丧失以及其他与感光细胞有关的疾病的了解。它们还证明了基因如何指示人类视网膜制造特定的色觉细胞，而科学家们认为这一过程是由甲状腺激素控制的。通过调整有机体的细胞特性，研究小组发现，一种名为视黄酸的分子决定了视锥是专门感应红光还是绿光。只有视力正常的人类和近亲灵长类动物才会发育红色传感器。几十年来，科学家们一直认为红色锥体是通过一种类似于抛硬币机制形成的，在这种机制下，细胞杂乱无章地致力于感知绿色或红色波长约翰斯顿团队最近的研究暗示，这一过程可能受甲状腺激素水平的控制。而新的研究表明，红色锥状体的形成是通过视黄酸在眼内精心策划的一连串特定事件实现的。视网膜有机体的标记，蓝色锥体为青色，绿色/红色锥体为绿色。帮助眼睛在弱光或黑暗条件下看东西的视杆细胞用品红色标出。资料来源：Sarah Hadyniak/约翰霍普金斯大学研究小组发现，在有机体早期发育过程中，视黄酸含量高，绿色视锥的比例就高。同样，低浓度的视黄酸会改变视网膜的遗传指令，在发育后期产生红色视锥。约翰斯顿说："这可能仍有一些随机性，但我们的重大发现是，视黄酸是在发育早期产生的。这个时机对于学习和了解这些视锥细胞是如何产生的真的很重要。"绿视锥细胞和红视锥细胞非常相似，除了一种叫做视蛋白的蛋白质，它能检测光线并告诉大脑人们看到的颜色。不同的视蛋白决定了视锥细胞是成为绿色传感器还是红色传感器，尽管每个传感器的基因有96%是相同的。研究小组采用一种突破性技术，发现了有机体中这些微妙的基因差异，并在 200 天内跟踪了锥体比例的变化。作者莎拉-哈迪尼亚克（Sarah Hadyniak）说："因为我们可以控制有机体中绿色和红色细胞的数量，所以我们可以推动细胞池变得更绿或更红，这对弄清视黄酸如何作用于基因具有重要意义。"她是约翰斯顿实验室的博士生，现在杜克大学工作。研究人员还绘制了 700 名成年人视网膜中这些细胞的不同比例。哈迪尼亚克说，看到人类的绿色和红色视锥比例如何变化是这项新研究最令人惊讶的发现之一。人类视网膜的切片。蓝色虚线表示单个绿色视锥，粉红色表示单个红色视锥。图片来源：Sarah Hadyniak/约翰霍普金斯大学科学家们仍然不完全明白绿色和红色锥状细胞的比例为什么会变化如此之大，而不会影响人的视力。约翰斯顿说，如果这些细胞决定了人类手臂的长度，那么不同的比例将产生"惊人差异"的手臂长度。黄斑变性会导致视网膜中心附近的光感受细胞丧失，为了了解黄斑变性等疾病，研究人员正在与约翰霍普金斯大学的其他实验室合作。目的是加深他们对锥状细胞和其他细胞如何与神经系统联系的理解。"未来的希望是帮助人们解决这些视力问题，"约翰斯顿说。"要实现这一目标还需要一段时间，但只要知道我们能制造出这些不同类型的细胞，就非常非常有希望。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

Ozempic与罕见的"眼中风"风险增加7倍有关

Ozempic与罕见的"眼中风"风险增加7倍有关 由马萨诸塞州眼耳医院（Mass Eye and Ear）领导的新研究发现，使用semaglutide与非动脉炎性前部缺血性视神经病变（NAION）或"眼中风"有关，这种病变可导致视力突然丧失。马萨诸塞州眼耳科医院神经眼科服务主任、哈佛大学医学院西蒙斯-莱塞尔眼科教授、该研究的资深作者约瑟夫-里佐医学博士说："这些药物的使用在整个工业化国家呈爆炸式增长，它们在许多方面带来了非常显著的益处，但患者与医生之间今后的讨论应将非结缔组织视网膜视网膜病变列为潜在风险。"非动脉炎是一种相对罕见的疾病，是由于视神经的血液循环受损（即疾病名称中的"缺血性"）引起的，视神经负责将信息从眼睛传输到大脑。之所以称为"非动脉炎性"，是因为血流减少与真正的血管炎症（如动脉炎）无关。前部"指的是视神经的最前部，即视神经与眼睛的交汇处，而"视神经病变"则是因为它会导致视神经损伤，从而导致突然、无痛的视力丧失。严重的非结节性视网膜炎可导致失明。目前还没有治疗这种疾病的方法。眼部解剖以及前部缺血性视神经病变（AION）与健康视力的临床表现比较引起非结节性视网膜炎的确切机制尚不清楚。目前已知的是，糖尿病、高血压和睡眠呼吸暂停患者更容易出现这种情况。研究人员注意到，服用塞马鲁肽的患者中，因非内视性视网膜炎导致视力下降的人数有所增加，因此他们开展了一项回顾性研究，以调查两者之间是否存在联系。塞马鲁肽能模拟一种名为胰高血糖素样肽 1（GLP-1）的天然激素。它能与体内的 GLP-1 受体连接，降低血糖水平，让人感觉更饱，不那么饿。研究人员研究了2017年12月至2023年11月期间神经眼科医生（专门治疗与神经系统疾病有关的视力问题的医生）接诊的16827名大众眼科和耳科患者的数据。平均年龄为 47 岁，52% 为女性。患者被分为2型糖尿病患者和超重或肥胖患者。然后，这两组患者又被进一步分为开了semaglutide或非GLP-1药物来治疗各自病情的患者。所有参与者均无NAION病史。倾向匹配是一种统计匹配技术，它试图通过考虑预测接受治疗的协变量来估计治疗效果。性别、年龄、高血压、2 型糖尿病、肥胖、阻塞性睡眠呼吸暂停、高血脂和冠状动脉疾病等因素均已考虑在内。Ozempic 和 Wegovy 作为治疗糖尿病和减肥的药物在全球广受欢迎在 710 名 2 型糖尿病参试者中，194 名参试者服用了塞马鲁肽，516 名参试者服用了非 GLP-1 抗糖尿病药物。研究人员发现，服用塞马鲁肽的患者发生了17例非内视性视网膜病变，而服用非GLP-1药物的患者发生了6例非内视性视网膜病变。在三年的时间里，服用塞马鲁肽组的非内视性视网膜病变累积发生率为 8.9%，而未服用 GLP-1 组为 1.8%。这些研究结果表明，服用塞马鲁肽的2型糖尿病患者被诊断为NAION的几率要高出四倍。在 979 名超重或肥胖的参与者中，361 人被处方服用了塞马鲁肽，618 人被处方服用了非 GLP-1 减肥药物。在这些患者中，处方为塞马鲁肽的患者发生了20例NAION事件，而处方为非GLP-1的患者发生了3例NAION事件。在三年的时间里，非内视网膜视网膜病变的累积发病率在服用塞马鲁肽的组别中为6.7%，在未服用GLP-1的组别中为0.8%，这意味着他们患上非内视网膜视网膜病变的几率要高出七倍。这项研究也有局限性。所有参与者都在麻省眼耳科医院就诊，该院收治了大量罕见眼病患者。他们大多是白人，而且在研究期间，NAION 病例的数量相对较少。此外，研究人员还无法确定参与者是否真正拿到了处方，或者是开始服用塞马鲁肽后又停止了服用。此外，由于这是一项观察性研究，研究人员不能说塞马鲁肽会导致罹患非内视性视网膜炎的风险增加，只是说数据表明两者之间存在关联。要评估因果关系，还需要进一步的研究。Rizzo说："我们的研究结果应该被看作是有意义的，但只是暂时性的，因为未来的研究还需要在更大范围、更多样化的人群中研究这些问题。这是我们以前所不知道的信息，它应该被纳入患者与医生之间的讨论中，尤其是当患者有其他已知的视神经问题（如青光眼），或者由于其他原因导致原有的视力严重下降时。"该研究发表在《美国医学会眼科杂志》上。 ... PC版： 手机版：

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱

科学家用最先进的成像技术揭开细胞结构的神秘面纱 沿纵轴切开并从上方观察的人类中心粒模型。图片来源：© CentrioleLab这种细胞器对细胞骨架的组织至关重要，在功能障碍的情况下与某些癌症、脑部疾病或视网膜疾病有关。这项发表在《细胞》（Cell）杂志上 的研究成果阐明了中心粒组装的复杂性。它还为研究其他细胞器开辟了许多新途径。细胞器的形成是按照连续的蛋白质招募事件的精确序列进行的。通过实时观察这种组装过程，可以更好地了解这些蛋白质在细胞器结构或功能中的作用。然而，要获得具有足够分辨率的视频序列来分辨如此复杂的显微元件，却面临着许多技术限制。为更好地观察细胞而充气中心粒尤其如此，这个尺寸不到 500 纳米（千分之五毫米）的细胞器由大约 100 种不同的蛋白质组成，分为六个亚结构域。直到几年前，人们还无法看到中心粒结构的细节。联合国大学理学院分子和细胞生物学系联合研究主任保罗-吉夏尔（Paul Guichard）和维吉妮-哈梅尔（Virginie Hamel）的实验室利用膨胀显微镜技术改变了这一局面。这项尖端技术可以使细胞及其成分在不变形的情况下逐渐膨胀，这样就可以使用传统显微镜以极高的分辨率对它们进行观察。以如此高的分辨率获取中心粒图像可以确定蛋白质在特定时间的确切位置，但却无法提供关于亚结构域或单个蛋白质出现顺序的信息。该研究的第一作者、前联合国工程师学会研究和教学人员 Marine Laporte 利用膨胀显微镜分析了一千多个中心粒在不同生长阶段的六个结构域中 24 种蛋白质的位置。重组图片，让它们运转起来"在这项非常繁琐的工作之后，我们进行了伪时间运动学重建。换句话说，我们能够将中心粒生物发生过程中随机拍摄的数千张图像按时间顺序排列起来，利用我们开发的计算机分析方法重建中心粒亚结构形成的各个阶段，"这项研究的共同负责人维吉妮-哈梅尔解释说。这种独特的方法结合了极高分辨率的膨胀显微镜和运动学重建，使我们能够首次建立人类中心粒的 4D 组装模型。保罗-吉夏尔总结说："我们的工作不仅加深了我们对中心粒形成的理解，还为细胞和分子生物学开辟了令人难以置信的前景，因为这种方法可以应用于其他大分子和细胞结构，研究它们在空间和时间维度上的组装。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

癌症药物的副产品可能是一种尚未开发的帕金森病治疗方法

癌症药物的副产品可能是一种尚未开发的帕金森病治疗方法 服用药物后，它们会被吸收并分布到身体各处。当药物产生治疗效果后，会被各个器官分解代谢成为被称为代谢物的副产品，这些化合物更容易被排出体外。尽管药物代谢物在血浆中浓度很高，而且可能具有药理活性，但其潜在的治疗作用往往被忽视。然而，西班牙国家研究委员会（CSIC）的一项新研究发现，一种抗癌药物在分解过程中产生的代谢物本身可能具有治疗价值。Rucaparib是一种用于治疗复发性卵巢癌、乳腺癌以及最近的前列腺癌的药物，它被分解成主要代谢物M324，在包括小鼠和人类在内的多个物种中都能检测到这种代谢物。在动物体内，M324 的血浆浓度高于母体药物，并能进入肿瘤细胞；在人体内，代谢物的血浆浓度约为 rucaparib 浓度的 40%。利用四种不同的计算方法，研究人员全面描述了M324的特征，从而预测了鲁卡帕利及其代谢物的潜在"非靶点"。他们确定了这两种药物共有的靶点和两者独有的靶点。为了验证他们的计算结果，研究人员继续在实验室细胞系上进行实验，测试M324是否具有抗癌特性。他们在包括前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌在内的20种人类癌细胞系中筛选了鲁卡帕利和M324的合成版。在九种细胞系中，结合使用母药及其代谢物比单独使用其中一种化合物更能增强对癌细胞的抑制作用。最大的差异出现在前列腺癌细胞系中，抑制率相差超过 30%。研究人员在前列腺癌细胞系模型中观察到了协同作用而非独立活性，他们想知道这种代谢物本身是否能在另一种细胞环境中发挥作用。他们用从一名帕金森病患者身上获得的诱导多能干细胞（iPSCs）分化出帕金森病多巴胺神经元，然后用M324处理这些神经元。他们发现，这种代谢物能有效减少突触核蛋白的积累。突触核蛋白是一种蛋白质，当它错误折叠成聚集体时，会导致神经炎症、神经变性和细胞死亡。它在遗传学和神经病理学上与帕金森病有关。研究人员说，他们的发现可能会产生重大的临床影响。首先，rucaparib和M324的协同作用可能会影响前列腺癌晚期的临床试验，因为与其他用于这种情况的抗癌药物相比，将这两种药物结合使用可能更有优势。这也可能对药物的安全性和有效性产生影响，值得进一步研究。关于帕金森氏症，研究表明这种代谢物具有药理活性，有可能被重新利用，成为治疗该疾病的一种新方法。研究人员说："总之，我们证明了药物代谢物可能具有与其母体药物不同的多药理作用，这凸显了药物代谢物商业化的重要性，将其纳入临床前研究，并在药物发现和开发过程中对其进行更彻底的表征，以全面了解药物在临床中的作用，并在精准医疗中更好地为患者量身定制药物。"这项研究发表在《细胞化学生物学》杂志上。 ... PC版： 手机版：