螳螂蝦是視覺和控制光線的大師

2021-01-20 ReefBuildersCM

螳螂蝦的致命錘擊是動物界中最快的攻擊，這項技能與它們非凡的視力息息相關。他們可以使用偏振光達到看見現實的無形層面的水平。

鑑於螳螂蝦擁有令人難以置信的視力，一群研究人員正在合作製造偏振光攝像機，用於幫助識別早期癌症。這種攝像機可以通過探測到普通情況無法察覺的癌症組織的偏振光特性來識別癌症，這在病變組織和健康組織之間是不同的。



 「它們的這些奇特的眼睛可以同時感知到很多東西，」聖路易斯華盛頓大學計算機科學與工程專業的博士生山姆·鮑威爾（Sam Powell）說。「弄清楚它的原理以及它可以幫助人類做什麼是個非常有趣的過程。」

鮑威爾參與了由維克多·格魯耶夫（Viktor Gruev）牽頭的伊利諾伊大學厄巴納—尚佩恩分校的工程師和野生動物生物學家的合作項目，他們專門研究一系列受到螳螂蝦啟發的成像技術，這些成像技術結合其他應用，可以改善醫生發現並治療某些癌症方式。



偏振是指光在空間中傳播的角度。當太陽發出的光進入地球大氣層時，它以波的形式向各個方向傳播。有時，光會從一個限制或偏振其運動軌跡的表面反彈出去。

偏振光有時會表現為眩光，就像當光在海洋或潮溼的公路上反射那樣。偏光眼鏡就是通過阻止光線以特定角度進入眼睛來濾除這些令人眩目的反射。

儘管人類的肉眼看不見，但許多動物都能看到這種光，尤其是在水下。但是螳螂蝦可以看到一種更加特殊的偏振光，稱為圓偏振光。科學家發現，一些螳螂蝦物種會利用圓偏振在一個秘密的視覺頻道上相互交流交配和領地的信息。



格魯耶夫說：「大自然可以幫助我們設計更好，更靈敏的成像技術。」這些攝像機足夠小到可以在內窺鏡下使用，它們可以看到人和動物組織表面的偏振圖像。在細胞層面上，快速增長的癌細胞與健康細胞，如皮膚和肌肉相比，是雜亂無章的。由於這些結構上的差異，健康組織和病變組織對偏振光的反應是不同的。

這些跡象在癌症初期就能被檢測到，早於醫生們關注的典型線索。例如，當前的結腸鏡檢查技術是採用黑白圖像來尋找異常形狀，例如息肉。但有些時候，結腸中的癌組織是扁平的，與健康組織融合在一起。

DEEP LOOK是由舊金山KQED設計並由PBS 數字工作室呈現出來的超高清（4K）短視頻系列。是我們視覺世界邊緣的見所未見。


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