视觉的量子力学基础
神经元与认知
2008-04-02 v1
摘要
视网膜（眼睛中对光敏感的神经层）响应光线的两个显著组成部分是（三种类型的）色敏锥状细胞和无色敏杆状细胞（其数量是锥状细胞的 20 倍）。电磁辐射与这些光感受器之间的相互作用（在后者中引起视紫红质分子的顺式和反式状态之间的跃迁）提供了纳米 - 生物界面物理过程的一个主要范例。在简要回顾关于视觉的基本事实后，我们提出了一个早期视觉的量子力学模型（类似于光与物质相互作用的 Jaynes-Cummings 模型 (JCM)），描述了光与上述两种视紫红质状态的相互作用。在此，我们分别结合视网膜转导（将光转换为神经信号）的两个众所周知的特征，对视觉的早期基本步骤进行建模：少量锥状细胞响应强光（大量光子），而大量杆状细胞响应弱光（少量光子）并具有放大机制。还概述了基于量子密度矩阵求解这些相应模型的方法。这包括基于 JCM 的信号放大理论的简要概述，该理论对于感知弱光是必需的。我们设想这种方法论为建模神经活动带来了一种新颖的量子途径，将成为开发比当前完全忽略相关神经层面量子效应的模型更好地理解关键视觉过程的有用范式。
引用
@article{arxiv.0804.0190,
title = {Quantum Mechanical Basis of Vision},
author = {Ramakrishna Chakravarthi and A. K. Rajagopal and A. R. Usha Devi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0804.0190},
year = {2008}
}
备注
5 pages, no figures; submitted for publication in the Proceedings of the India-US Workshop on Science and Technology at the Nabo-Bio Interface, Bhubaneswar, India held during February 19-22, 2008