一份新研究发现眼睛对光线的反应，不仅取决于光线的强弱，还和这道光线在极短的时间内能量推送的方式相关。这项发现为视觉研究开拓了新的领域。
视觉是一个复杂的感知过程，里面包括了物理学、生物化学、生理学、神经学等等多个学科的知识。简单地说，视网膜接收光线，视觉神经把电流脉冲信号传递给大脑，在大脑里面成像。以前科学家只知道，视觉效果和单位时间内进入眼睛光线的能量大小，或者说光子的数量相关。这份新研究发现这和能量在非常微观的时间轴上输送的快慢方式也有关系。这份研究的第一作者瑞士日内瓦大学(UNIGE)应用物理系的高立尔(Geoffrey Gaulier)说：“视觉感应过程，是从视网膜细胞迈出第一步开始的。当视网膜接触光线，视网膜细胞发生形变。这触发一个复杂的机制，在视觉神经内产生神经脉冲。”人们感觉眼睛成像的过程就是一瞬间的功夫。可是仔细分析起来，每个阶段都需要花费一定时间。
为了解第一步所需要的时间，物理学家从实验室培养皿内的视网膜细胞上测出了答案。研究人员把视网膜细胞分离出来置于实验室的比色皿内，用激光测试发现，视网膜细胞在50飞秒内即可做出反应。这份研究的主要作者之一瑞士日内瓦大学(UNIGE)的物理学家沃尔夫(Jean-Pierre Wolf)说：“一飞秒与一秒的差距，相当于一秒与宇宙年龄的差距。这个速度太快了。我们希望了解，这么快的反应是由于细胞被分离出来在体外看到的结果，还是在活体组织内也会反应得这么快?”为了进一步回答这个问题，这份新研究找到生物学家帮助。他们给小鼠戴上隐形镜片，并观察其视网膜电图(electroretinogram)信号。沃尔夫说：“这个方法，无需侵入式手术，能够测量传给视神经的信号强度。”当光线冲击视网膜，在电子放大器的帮助下，研究人员可以看到角膜上出现的电压。结果显示，在小鼠身上视觉的第一个步骤发生的速度与视网膜细胞被分离出体外的情况下一样快。接着，研究人员改变光脉冲的形状查看视网膜的反应。“我们送出相同的能量、相同数量的光子，但是改变光脉冲的形状。有的短一些，有的长一些，有的是分片的形状等等。”高立尔说。光脉冲的形状指的是，即使在单位时间内输送相同的光子数量，在微观时间轴上也有很多区别，比如这些能量可以是每次推送较多、间隔时间长一些;也可以是每次推送少一些，间隔时间短一些;还可以是在短时间内密集地推送多次、间隔一段时间后再次密集地推送等等。视网膜对这些不同光脉冲的反应各不相同。研究人员还使用各种颜色的光按照不同的顺序推送进行测试，发现各种颜色推送时间上的顺序，也会影响视网膜做出的反应。
沃尔夫说，视网膜的反应不同，意味着它传递给大脑的电流也出现强弱的不同。也就是说，即使相同能量的光线进入眼睛，在微观时间轴上能量推送的方式、以及光线颜色出现的顺序，都可能影响最后的视觉成像。“了解这些信息有助于我们改进眼睛的成像效果。”另外，研究人员也可以依此开发新的眼疾诊断和治疗方法。这份研究4月28日发表于《科学进展》(Science Advances)期刊。
