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单词 视信息的传递和视觉形成
释义

【视信息的传递和视觉形成】
 

拼译:transmission of visual informafion and vision
 

视觉是人类最重要的感觉。人体通过视、听、嗅、尝、触等感觉所接受到的外界信息中90%以上经视觉通道得到。光是传递视信息的重要媒质,由于光的强度、波长、传播及偏振等特性,使外界刺激具有方向、形状、明暗及颜色等感觉。同时从眼到大脑视皮层组成的视觉系统通过对视信息的能量转换、信息传递和分析处理,得出正确的感知。

投射光经过眼的精巧的光学系统,如屈光间质的调制,使外界巨大的物像聚焦到视网膜上。视网膜含有特殊的接受器,即光感受器。人眼视网膜约有650万视锥细胞和1亿视杆细胞,视杆细胞主要在视网膜15°~25°区域密度最高,到周边部仅有视杆细胞;而视锥细胞则主要在黄斑区,特别是中心凹仅有视锥细胞,中心凹外逐渐减少。在视网膜中央每mm2有14~16万个视锥细胞,其数决定了视觉的敏锐程度。视杆细胞及视锥细胞有感光功能,视杆细胞在甚暗的环境下,可对微弱的光产生感觉,即暗视觉。还负有对物体的运动觉。视锥细胞则在较亮的光线下,产生光觉,即明视觉及颜色感觉。

两种视细胞的外节有许多扁平的膜盘结构,储存着视色素,其不同之处在于视杆细胞的外段为圆柱形,膜盘与浆膜分离,膜盘内充满视紫红质和视紫质;而视锥细胞外段为圆锥形,其膜是与浆膜连续的,膜盘含有视紫蓝质和视蓝质。

光子作用于光感受器内的视色素,产生视色素代谢的一系列光化学反应和热反应。自20世纪50年代以来,对视色素代谢过程所进行的研究取得很大进展。光能转变为化学能,进而转化为电能,成为神经冲动。神经冲动引起的两电极间的电位差即动作电位,可通过放大记录下来,在视觉过程中不同的视觉阶段可以记录到眼电图(EOG)、视网膜电图(ERG)和视诱发电位(VEP)等。

70年代以来对光感受的分子机制研究进展提供了对光电转换的最新认识。近年来片膜衔位新技术证明环鸟苷酸(cGMP)是这个过程的内部信使,而非原来认为的钙离子。在黑暗处cGMP使光感受器膜钠离子通道保持开放,使膜去极化,当视紫红质分子吸收光后,激活鸟苷三磷酸(GTP)-结合蛋白,并使之激活磷酸二脂酶(PDE),PDE使cGMP水解,导致钠离子通道的关闭,膜超极化,从而引起突触末端神经递质释放。

截止目前认为具有神经递质功能的物质,都可在视网膜中发现。至少有50种物质被认为有神经递质功能。有些物质还具有修饰神经元内其他递质的作用,亦称为神经调质。主要神经递质有氨基酸类、儿茶酚胺类、多巴胺类、多肽类、腺苷、前列腺素和释放因子等。神经递质呈动态变化,对外界信息作不同反应,并把信号递送给其他神经元。

视觉信息在神经细胞或神经纤维中通过神经冲动的方式传递,神经冲动沿着神经细胞的外膜特别是轴突的膜壁传导,神经冲动引起神经内部一系列化学和物理变化,如氧的消耗、二氧化碳的产生、热量的释放及电流活动等,用微电极可以记录到单个神经细胞的活动,当刺激强度有变化时表现出神经脉冲的频率有变化。

视通道是视觉形成的基本结构。视信息在视网膜内由视细胞至双极细胞,传到节细胞,从视网膜沿着视神经向上传导,经视神经传导到丘脑的外侧膝状体,再到大脑枕叶的视皮层。

现在所知,主要的视通道有:(1)视网膜-外侧膝状体背外侧核-视皮层。(2)视网膜-外侧膝状体内侧层间核-视皮层。(3)视网膜-顶盖前区-丘脑后结节-视皮层。(4)视网膜-上丘-丘脑后结节-视皮层。其中第1条通道是纹状视皮层通道,其余3条属外纹状视区通道。

视觉行为依赖于视觉系统的特化功能。视信息经历了4级水平处理。(1)视网膜水平的细胞组成及环路分析。(2)X、Y、W神经元参与抽提物象表面的对比、朝向、距离等机制。(3)不同神经元对不同空间频率,取向的物象反应起傅里叶转换算法效应。(4)视系统从视网膜象抽提出原始基元,包括点、亮度等,进行符号群运算,最后进入3维处理以识别物体。

因而人知觉外界事物,必须通过眼的调节、辐辏、眼球运动等搜集视信息后,经历几级水平分析加工,最后在大脑获得正确的识别,形成视觉。

(中山医科大学吴乐正教授撰)

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