據外媒報導，視覺是一個複雜的過程，物理學、生物化學、生理學、神經學等許多學科都成功地解釋了這個過程。視網膜捕捉光線、視神經將電脈衝傳遞給大腦並最終產生對圖像的感知。雖然這個過程需要一些時間，但最近的研究表明，視覺的第一階段即對光本身的感知是非常快的。

但這一決定性步驟的分析則是在實驗室中對溶液中的分子進行的。

來自日內瓦大學(UNIGE)的科學家跟EPFL和瑞士日內瓦大學醫院(HUG)合作，他們在老鼠身上複製了這個實驗以便觀察生物在其所有復雜程度上對光的處理。這項非侵入性研究表明，光能量本身並不能定義視網膜的反應。它的形狀–長或短–也會影響發送到大腦形成圖像的信號。這一發現發表在《Science Advances》上，其開闢了一個新的研究領域，涉及視力、診斷，可能還有新的治療可能性。

視覺的細胞機制在多個學科的共同努力下得到了成功的研究。“在眼睛中，視覺的第一階段是基於一個小分子–視網膜–它跟光接觸就會改變形狀，”UNIGE理學院應用物理系的研究員、該研究的第一作者Geoffrey Gaulier解釋稱， “當視網膜改變其幾何形狀時，它會觸發一種複雜的機制從而在視神經中產生神經衝動。”

這一過程需要一段時間，其從眼睛感知到光線，此時大腦會其進行解碼。物理學家觀察了鏈中的第一個分子–視網膜，看它改變形狀需要多長時間。他們將這種分子隔離在試管中並用激光脈衝測試其反應速度。令他們驚訝的是，這個分子在大約50飛秒內就產生了反應。

“通過比較，一飛秒跟一秒的對比相當於一秒跟宇宙年齡的對比，”UNIGE物理組的教授、該研究的最後一位作者Jean-Pierre Wolf指出，“這是如此之快，以至於我們想知道，這種分子是否只有在孤立的情況下才能達到這種速度或在一個複雜的活體中是否也有同樣的速度。”

為了詳細研究第一階段的視力，科學家們召集了生物學家–特別是UNIGE科學與醫學學院的Ivan Rodriguez和Pedro Herrera教授，他們分別在老鼠身上放置了隱形眼鏡並進行了視網膜電圖測試。“這種方法，是完全無創的，其能使測量發送到視神經的信號強度成為可能，”Jean-Pierre Wolf繼續說道。當光線照射到視網膜上時，通過借助電子放大器，他們能夠觀察到角膜上的電壓。他們的結果表明，這一階段的速度跟分子孤立時相同。

研究小組通過改變脈衝的形狀來繼續研究。“我們總是發送相同的能量、相同數量的光子，但我們改變了光脈衝的形狀。有時脈衝很短，有時很長，有時被切斷，等等，”Geoffrey Gaulier解釋道。事實上，改變形狀不應該會引起視網膜反應的任何變化，因為直到現在，人們一直認為只有眼睛捕獲的光子數量起作用。“但事實並非如此！”這位日內瓦的研究人員說道。這一結果可以通過在EPFL的Ursula Röthlisberger組中進行的計算機模擬來解釋。

科學家們觀察到，儘管光的能量是相同的，但眼睛並不會根據光的形狀做出相同的反應。“我們還發現，眼睛的反應隨著顏色變化的順序而不同，例如在短暫的彩虹中，儘管它們相互跟隨得非常快，”Jean-Pierre Wolf繼續說道。簡而言之，視網膜會根據光線的形狀判斷光線的強弱，而能量是相似的，因此會根據大腦的反應向大腦發送強弱電流。

這一發現是在瑞士國家科學基金會(SNSF) Sinergia項目的背景下做出的，其開闢了視覺研究的新領域。“既然我們知道光的形狀在感知中起著重要作用，我們可以利用這一新知識使眼睛以不同的方式工作，”JEAN-Pierre Wolf表示。