雙眼是人體感官中無可取代的一環。日前，美國國家眼科研究所 ( National Eye Institute, NEI ) 科學家確定了視網膜組織的細胞有明顯差異，讓我們對視覺的探索又更進一步。
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該發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》的報告指出，研究人員透過人工智慧，分析了 9 個來自捐贈者的視網膜色素上皮細胞 ( retinal pigment epithelium, RPE )，並確定了 5 個視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium, RPE）的亞族群，視網膜色素上皮又稱視網膜色素層（pigmented layer of retina），是一層緊貼於視網膜感覺神經之外的色素細胞，並影響視網膜視覺細胞。
這 5 個視網膜色素上皮的亞族群，可以提供養分和支援視網膜感光的感光細胞組織。雖然將 AI ( Artificial Intelligence ) 應用於醫學的例子不勝枚舉，過去也有將 AI 應用於遺傳性視網膜疾病 ( Inherited Retinal Diseases, IRDs ) 的管理，但這次研究人員透過 AI 分析了單細胞分辨率的 RPE 圖像，建立了一個參考圖，用來定位眼睛內的各細胞亞族群。
NEI 主任 Michael F. Chiang 博士說：「這些研究成果，為了解不同的 RPE 細胞亞族群、脆弱的視網膜病變以及開發標靶治療創造了一個新框架。」而此研究的首席研究員、負責 NEI 眼部和幹細胞轉化研究部門的 Kapil Bharti 博士則表示：「這些發現將幫助我們為特定的退化性眼疾，開發更精確的細胞與基因療法。」
視覺產生原理與視網膜退化疾病
視覺的產生，始於視網膜排列的視桿細胞（rod）和視錐細胞接收到光線，被活化後，光感受器就會通過其他視網膜神經元的複雜網絡發送信號，這些神經元會聚集在視神經，然後傳送到大腦的各個中心。
年齡和疾病會導致 RPE 細胞的代謝變化，進而導致光感受器退化。這些 RPE 變化對視力的影響因嚴重程度和 RPE 細胞在視網膜內的位置而異。例如，晚發性視網膜退化 ( late-onset retinal degeneration, L-ORD ) 主要影響視網膜周邊，因此影響視力範圍 (即視野狹窄)。老年黃斑部病變 ( Age-related macular degeneration, AMD ) 是視力喪失的主要原因，主要影響黃斑部中的 RPE 細胞，這對中心視力( 即視敏度，也就是眼分辨得出小目標物的能力) 影響相當大。
AI 分析 RPE 亞族群與視網膜疾病關聯
為確定是否有不同的 RPE 亞族群可以解釋廣泛的視網膜疾病表型，該團隊使用 AI 來分析 RPE 細胞的外形和尺寸，分析來自 9 名沒有嚴重眼部病史的捐贈者遺體的整個RPE細胞的形態，並計算每個 RPE 細胞特徵。研究表示，RPE 功能與細胞連接的緊密性有關，越擁擠表示細胞越健康。
科學家也確定了五個不同的 RPE 細胞亞族群，稱為 P1-P5，圍繞中央凹組織成同心圓，中央凹是黃斑的中心，也是視網膜最感光的區域。 與外圍的 RPE 相比，中央凹 RPE 往往是完美的六邊形，位置更緊湊，相鄰細胞數量更多；還發現周邊視網膜包含一圈 RPE 細胞 ( P4 )，其細胞面積與黃斑部內和周圍的 RPE 非常相似。研究人員表示，P4亞族群的存在突顯了視網膜周圍的多樣性，未來需要進一步了解P4亞群的作用。
研究人員也表示， AI 可以在出現明顯退化之前，檢測 RPE 細胞形態的變化，這些發現將有助於為使用非侵入性成像技術提供資訊，該技術以前所未有的細節解析視網膜細胞，並有可能用於預測患者 RPE 的變化。
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