双眼是人体感官中无可取代的一环。日前，美国国家眼科研究所 ( National Eye Institute, NEI ) 科学家确定了视网膜组织的细胞有明显差异，让我们对视觉的探索又更进一步。
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该发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》的报告指出，研究人员透过人工智能，分析了 9 个来自捐赠者的视网膜色素上皮细胞 ( retinal pigment epithelium, RPE )，并确定了 5 个视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium, RPE）的亚族群，视网膜色素上皮又称视网膜色素层（pigmented layer of retina），是一层紧贴于视网膜感觉神经之外的色素细胞，并影响视网膜视觉细胞。
这 5 个视网膜色素上皮的亚族群，可以提供养分和支援视网膜感光的感光细胞组织。虽然将 AI ( Artificial Intelligence ) 应用于医学的例子不胜枚举，过去也有将 AI 应用于遗传性视网膜疾病 ( Inherited Retinal Diseases, IRDs ) 的管理，但这次研究人员透过 AI 分析了单细胞分辨率的 RPE 图像，建立了一个参考图，用来定位眼睛内的各细胞亚族群。
NEI 主任 Michael F. Chiang 博士说：“这些研究成果，为了解不同的 RPE 细胞亚族群、脆弱的视网膜病变以及开发标靶治疗创造了一个新框架。”而此研究的首席研究员、负责 NEI 眼部和干细胞转化研究部门的 Kapil Bharti 博士则表示：“这些发现将帮助我们为特定的退化性眼疾，开发更精确的细胞与基因疗法。”
视觉产生原理与视网膜退化疾病
视觉的产生，始于视网膜排列的视杆细胞（rod）和视锥细胞接收到光线，被活化后，光感受器就会通过其他视网膜神经元的复杂网络发送信号，这些神经元会聚集在视神经，然后传送到大脑的各个中心。
年龄和疾病会导致 RPE 细胞的代谢变化，进而导致光感受器退化。这些 RPE 变化对视力的影响因严重程度和 RPE 细胞在视网膜内的位置而异。例如，晚发性视网膜退化 ( late-onset retinal degeneration, L-ORD ) 主要影响视网膜周边，因此影响视力范围 (即视野狭窄)。老年黄斑部病变 ( Age-related macular degeneration, AMD ) 是视力丧失的主要原因，主要影响黄斑部中的 RPE 细胞，这对中心视力( 即视敏度，也就是眼分辨得出小目标物的能力) 影响相当大。
AI 分析 RPE 亚族群与视网膜疾病关联
为确定是否有不同的 RPE 亚族群可以解释广泛的视网膜疾病表型，该团队使用 AI 来分析 RPE 细胞的外形和尺寸，分析来自 9 名没有严重眼部病史的捐赠者遗体的整个RPE细胞的形态，并计算每个 RPE 细胞特征。研究表示，RPE 功能与细胞连接的紧密性有关，越拥挤表示细胞越健康。
科学家也确定了五个不同的 RPE 细胞亚族群，称为 P1-P5，围绕中央凹组织成同心圆，中央凹是黄斑的中心，也是视网膜最感光的区域。 与外围的 RPE 相比，中央凹 RPE 往往是完美的六边形，位置更紧凑，相邻细胞数量更多；还发现周边视网膜包含一圈 RPE 细胞 ( P4 )，其细胞面积与黄斑部内和周围的 RPE 非常相似。研究人员表示，P4亚族群的存在突显了视网膜周围的多样性，未来需要进一步了解P4亚群的作用。
研究人员也表示， AI 可以在出现明显退化之前，检测 RPE 细胞形态的变化，这些发现将有助于为使用非侵入性成像技术提供资讯，该技术以前所未有的细节解析视网膜细胞，并有可能用于预测患者 RPE 的变化。
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