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美国宾夕法尼亚大学医学院的研究团队最新研究显示，人类视网膜能够以接近以太网的速度传输视觉信息。这一发现为理解神经系统与人工视觉系统的比较提供了新的科学依据，也有助于未来人工视觉技术的优化设计。

研究人员利用完整的豚鼠视网膜，通过微型多电极阵列记录视网膜神经节细胞的电信号尖峰，估算出人类视网膜每秒可以传输大约1000万比特的数据。相比之下，现代以太网的传输速度在每秒1亿到10亿比特之间。视网膜实际上是大脑的一部分，已在眼睛中发育成熟，主要负责检测光线并将信息传递至大脑的视觉中枢。

在哺乳动物中，视网膜包含多达10到15种不同类型的神经节细胞，这些细胞专门负责捕捉不同的运动信息，并协同工作以形成完整的视觉图像。此次研究重点分析了其中七种细胞类型传递到大脑的信息量。研究中，研究人员将豚鼠视网膜置于培养皿中，向其展示包含不同生物运动的影片，例如一只蜥蜴在水槽中游动，模拟运动刺激。随后，记录了这些细胞的电信号尖峰，并将其分类为“快速反应型”和“缓慢反应型”，以反映其反应速度的差异。

研究发现，不同类型的神经节细胞在电信号模式上存在明显差异。快速反应型细胞发放大量尖峰，反应高度一致；而缓慢反应型细胞发放的尖峰较少，反应的重复性较低。研究合著者之一、费城大学物理学教授Vijay Balasubramanian指出：“尖峰的组合和模式携带着不同的视觉信息。我们通过量化这些模式，计算出每秒传输的信息量，单位为比特。”

根据对豚鼠视网膜中不同细胞类型比例的估算，研究团队得出结论：大约有10万只豚鼠神经节细胞每秒传输约87.5万比特的信息。由于缓慢反应型细胞数量较多，它们在信息传递中占据主导地位。推算到人类视网膜，约有100万个神经节细胞，整体数据传输速度可达每秒1000万比特，几乎与以太网的传输速率相当。

研究中，作者Kristin Koch提到：“尖峰的产生在能量消耗上非常昂贵。我们的发现暗示，缓慢反应型细胞可能在能量效率上更优，因为它们每个尖峰传递的信息更多。当需要高速传输时，大脑会利用快速反应型细胞；而在信息可以缓慢传递的情况下，则会利用缓慢反应型细胞，从而降低能量消耗。”

研究负责人Peter Sterling教授补充道：“在视觉信息传递中，快速反应型细胞就像快递公司，而缓慢反应型细胞更像邮政系统。令人惊讶的是，尽管缓慢反应型细胞被研究得较少，但它们在信息传递量上却扮演着极其重要的角色。”

本研究由宾夕法尼亚大学和普林斯顿大学的多位学者合作完成，获得国家卫生研究院（NIH）和国家科学基金会（NSF）的支持。相关研究成果已在《Current Biology》期刊发表，并配有相关图片资料，详情可访问：http://www.uphs.upenn.edu/news。