36.5: 愿景

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培养技能

解释电磁波与声波有何不同
追踪光线穿过眼睛的路径直至视神经点
解释强直活性，因为它体现在视网膜的感光器中

视觉是指检测来自外部环境的光线模式并将其解释为图像的能力。动物受到感官信息的轰炸，大量的视觉信息可能会出现问题。幸运的是，物种的视觉系统已经演变为可以应对最重要的刺激。大约三分之一的人类大脑皮层专门用于分析和感知视觉信息，这一事实进一步证实了视觉对人类的重要性。

光

与听觉刺激一样，光在波浪中传播。构成声音的压缩波必须在介质（气体、液体或固体）中传播。相比之下，光是由电磁波组成的，不需要介质；光可以在真空中传播（图\(\PageIndex{1}\)）。光的行为可以从波浪的行为以及光的基本单位（称为光子的电磁辐射包的电磁辐射）的行为来讨论。看一眼电磁频谱就会发现，人类的可见光只是整个光谱的一小部分，其中包括我们无法将其视为光的辐射，因为它低于可见红光的频率而高于可见紫光的频率。

在讨论对光的感知时，某些变量很重要。波长（与频率成反比）表现为色相。可见光谱红色端的光具有较长的波长（并且频率较低），而紫色端的光具有较短的波长（并且频率更高）。光的波长以纳米 (nm) 表示；一纳米等于十亿分之一米。人类感知的光范围在大约 380 nm 和 740 nm 之间。但是，其他一些动物可以探测到人体范围之外的波长。例如，蜜蜂看到近紫外线以便在花朵上找到花蜜引导，而一些非禽类爬行动物则感知红外光（猎物发出的热量）。

该图显示了电磁频谱，它由不同波长的电磁辐射组成。无线电波的波长最长，约为 103 米。微波、红外、可见光、紫外线、X 射线和伽玛射线的波长越来越短。伽玛射线的波长约为 10-12 米。频率与波长成反比。 — 图\(\PageIndex{1}\)：在电磁频谱中，可见光位于 380 nm 和 740 nm 之间。（来源：美国宇航局对作品的修改）

波幅被视为发光强度或亮度。光强的标准单位是坎德拉，它大致相当于一支普通蜡烛的发光强度。

光波在真空中每秒传播299,792千米（在空气和水等各种介质中速度稍慢一些），这些波浪以长（红色）、中波（绿色）和短（蓝色）波的形式到达眼睛。所谓的 “白光” 是指被人眼视为白色的光。这种效果是由光产生的，它同样刺激人眼中的颜色受体。物体的表观颜色是物体反射的颜色（或多种）。因此，红色物体在混合（白色）光中反射红色波长，并吸收所有其他波长的光。

眼部解剖学

眼睛的感光细胞位于眼后内表面的视网膜（如图所示\(\PageIndex{2}\)）中，将光转化为神经冲动。但是光线不会不改变地冲击视网膜。它穿过处理它的其他层，因此视网膜可以对其进行解释（图\(\PageIndex{2}\) b）。角膜、眼睛正面的透明层和晶状体（角膜后面的透明凸面结构）都折射（弯曲）光线以将图像聚焦在视网膜上。虹膜作为眼睛的彩色部分而引人注目，是一个位于晶状体和角膜之间的圆形肌肉环，用于调节进入眼睛的光量。在高环境光条件下，虹膜会收缩，从而减小中心瞳孔的大小。在弱光条件下，虹膜放松，瞳孔变大。

左边的插图显示的是人眼，它是圆形的，充满了玻璃般的幽默感。视神经和视网膜血管从眼后排出。眼前是中间有瞳孔的晶状体。镜片被虹膜覆盖，虹膜反过来又被角膜覆盖。幽默水是角膜和虹膜之间的凝胶状物质。视网膜是内眼的内膜。第二个例子是爆炸，它显示视神经位于视网膜表面。视神经下面是一层神经节细胞，而在这层之下是一层双极细胞。神经节和双极细胞都是具有根状附属物的神经细胞。双极电池层下方是棒状和锥体。棒和锥体在结构上相似，柱状相似。 — 图\(\PageIndex{2}\)：(a) 人眼以横截面显示。 (b) 爆炸显示视网膜各层。

练习

以下关于人眼的陈述中哪一项是错误的？

棒检测颜色，而圆锥仅检测灰色阴影。
当光线进入视网膜时，它会经过神经节细胞和双极细胞，然后到达眼睛后部的感光器。
虹膜调节进入眼睛的光量。
角膜是眼睛正面的保护层。

回答: 一个

镜片的主要功能是将光线聚焦在视网膜和中央凹上。镜头是动态的，当眼睛停留在视野中的近处和远处物体上时，可以聚焦和重新聚焦光线。镜头由肌肉操作，这些肌肉会将其拉平或使其变厚，从而改变穿过镜头的光的焦距，使其清晰地聚焦在视网膜上。随着年龄的增长，镜片会失去灵活性，产生一种称为老花眼的远视。老花眼之所以发生，是因为图像聚焦在视网膜后面。老花眼是一种缺陷，类似于另一种称为远视的远视，这种缺陷是由眼球太短引起的。对于这两个缺陷，远处的图像都很清晰，但附近的图像模糊。当眼球拉长并且图像焦点落在视网膜前方时，就会发生近视（近视）。在这种情况下，远处的图像模糊，但附近的图像清晰。

视网膜中有两种类型的感光器：棒状和视锥体，以其总体外观命名，如图所示\(\PageIndex{3}\)。棒具有很强的光敏性，位于视网膜的外缘。它们可以检测昏暗的光线，主要用于周边和夜间视觉。视锥的光敏性很弱，位于视网膜中心附近。它们对强光有反应，它们的主要作用是白天的色觉。

这幅插图显示棒状和锥体都是长的、柱状细胞，细胞核位于底部。杆比圆锥长。棒的外段含有视紫素。棒的外段含有其他照相颜料。油滴位于外段下方。 — 图\(\PageIndex{3}\)：棒和锥体是视网膜中的感光器。探针在弱光下有反应，只能检测灰色阴影。锥体在强光下做出反应，负责色觉。（来源：Piotr Sliwa 对作品的修改）

中央凹是眼睛中后部负责急性视力的区域。中央凹具有高密度的锥体。当你将目光带到一个物体上，在明亮的光线下专心检查它时，眼睛的方向会使物体的图像落在中央凹上。但是，当在昏暗的光线下观察夜空中的星星或其他物体时，周边视觉可以更好地观察物体，因为在弱光下效果更好的是视网膜边缘的棒，而不是中心的视锥体。在人类中，锥体的数量远远超过中央凹中的棒。

链接到学习

查看眼睛的解剖结构，点击每个部位练习识别。

光的转导

棒和锥体是将光转导到神经信号的场所。棒和锥体都含有光色素。在脊椎动物中，主要的光色素视紫素有两个主要部分图

观看这个交互式演示文稿，回顾你所学到的关于视觉功能的知识。

摘要

视觉是唯一的照片响应感。可见光在波浪中传播，在电磁辐射光谱中只占很小的一部分。光波因其频率（波长 = 色相）和振幅（强度 = 亮度）而异。

在脊椎动物视网膜中，有两种类型的光受体（感光器）：视锥体和棒状光感受器。锥体是色觉的来源，有三种形式存在——L、M 和 S，它们对不同的波长有不同的敏感性。视网膜与昏暗的消色差受体（棒）一起位于视网膜中。视锥体存在于视网膜中央凹中，而视网膜的外围区域则存在于视网膜的外围区域。

视觉信号从眼睛传播到构成视神经的视网膜神经节细胞的轴突上。神经节细胞有几个版本。一些神经节细胞轴突携带有关形态、运动、深度和亮度的信息，而其他轴突则携带有关颜色和精细细节的信息。视觉信息被发送到中脑中的上级 coliculi，在那里协调眼球运动和整合听觉信息。视觉信息也被发送到下丘脑的超肌核（SCN），后者在昼夜节律周期中起着作用。

词汇表

坎德拉: (cd) 发光强度（亮度）的计量单位

生理节奏的: 描述了一个长度约为一天的时间周期

锥体: 视网膜中央凹中的弱光敏性、色度、锥形神经元，可检测强光并用于白天色觉

角膜: 眼睛正面的透明层有助于聚焦光波

中央凹凹处: 视网膜中心具有高密度感光器的区域，该区域负责急性视力

远视: （也是远视）视觉缺陷，即图像焦点落在视网膜后面，从而使远处的图像清晰，但特写图像模糊

虹膜: 眼前有色素的圆形肌肉，可调节进入眼睛的光量

镜片: 角膜后面的透明凸面结构，有助于将光波聚焦在视网膜上

近视: （也是近视）视觉缺陷，即图像焦点落在视网膜前方，从而使远处的图像模糊，但近距离图像清晰

老花眼: 视觉缺陷，即图像焦点落在视网膜后面，从而使远处的图像清晰，但近距离图像模糊；由镜头基于年龄的变化引起

学生: 但是开口很小，灯光会进入

视网膜: 眼后内表面的一层感光细胞和支持细胞

视紫素: 脊椎动物中的主要光色素

杆: 位于视网膜外缘的强光敏性、消色差、圆柱形神经元，可检测昏暗的光线，用于周边和夜间视觉

superior coliculus: 中脑顶部的配对结构，用于管理眼球运动和听觉整合

suprachiasmatic 核: 下丘脑中在昼夜节律周期中起作用的细胞群

补品活动: 在神经元中，休息时有轻微的持续活动

视力: 视觉