人的視覺形成的過程是怎么樣的
人的視覺形成的過程是怎么樣的
通過視覺，人和動物感知外界物體的大小、明暗、顏色、動靜，獲得對機體生存具有重要意義的各種信息，相信很多人都想知道視覺的成因，以下是由學習啦小編整理關于人的視覺是如何形成的內容，希望大家喜歡!
人的視覺形成的過程
光線→角膜→瞳孔→晶狀體(折射光線)→玻璃體(支撐、固定眼球)→視網(wǎng)膜(形成物像)→視神經(jīng)(傳導視覺信息)→大腦視覺中樞(形成視覺)
進化
在進化過程中光感受器的形成，對于動物精確定向具有重要意義。最簡單的感光器官是單細胞原生動物眼蟲的眼點，使眼蟲可以定向地作趨光運動。渦鞭毛蟲眼點的結構更為完善，借助這種眼點對光的感受可以捕食。多細胞動物的感光器官逐漸復雜多樣。如水母的視網(wǎng)膜只是一種由色素構成的板狀結構，這種結構可給動物提供光線強弱和方向的信息。隨著動物的進化，出現(xiàn)了杯狀或是囊狀光感受器并具有晶狀體，可使光線聚焦。環(huán)節(jié)動物、軟體動物以及節(jié)肢動物常有紐扣狀的眼或是凸出的視網(wǎng)膜。這類光感受器由許多叫做個眼的結構排列在體表隆起之上構成，仍位于小囊之內。小眼中的光感受細胞為色素所包圍，光線只能由一個方向進入小眼，故而能感受光的方向。這種視覺器宮在進化過程中，在不同種類的動物表現(xiàn)為特定的型式，如昆蟲的復眼。脊椎動物的視覺系統(tǒng)通常包括視網(wǎng)膜，相關的神經(jīng)通路和神經(jīng)中樞，以及為實現(xiàn)其功能所必須的各種附屬系統(tǒng)。這些附屬系統(tǒng)主要包括：眼外肌，可使眼球在各方向上運動;眼的屈光系統(tǒng)(角膜、晶體等)，保證外界物體在視網(wǎng)膜上形成清晰的圖像。
分類
光感受器按其形狀可分為兩大類，即視桿細胞和視錐細胞。夜間活動的動物(如鼠)視網(wǎng)膜的光感受器以視桿細胞為主，而晝間活動的動物(如雞、松鼠等)則以視錐細胞為主。但大多數(shù)脊椎動物(包括人)則兩者兼而有之。視桿細胞在光線較暗時活動，有較高的光敏度，但不能作精細的空間分辨，且不參與色覺。在較明亮的環(huán)境中以視錐細胞為主，它能提供色覺以及精細視覺。這是視覺二元理論的核心。在人的視網(wǎng)膜中，視錐細胞約有600～800萬個，視桿細胞總數(shù)達1億以上。它們似以鑲嵌的形式分布在視網(wǎng)膜中;其分布是不均勻的，在視網(wǎng)膜黃斑部位的中央凹區(qū)，幾乎只有視錐細胞。這一區(qū)域有很高的空間分辨能力(視銳度，也叫視力)。它還有良好的色覺，對于視覺最為重要。中央凹以外區(qū)域，兩種細胞兼有，離中央凹越遠視桿細胞越多，視錐細胞則越少。在視神經(jīng)離開視網(wǎng)膜的部位(乳頭)，由于沒有任何光感受器，便形成盲點。由兩種光感受器的視覺生理特性及分布特點可知，觀察顏色主要利用眼球視網(wǎng)膜的中央?yún)^(qū)，也就是視場要小一些。因為當視場過大眼球側視時，先是紅、綠感覺消失，只能看到黃藍色;再往外側視，黃藍色感覺也會消失成為全色盲區(qū)，這時對顏色的判斷會發(fā)生錯誤。
基本結構
構造 視桿細胞和視錐細胞均分化為內段和外段，兩者間由纖細的纖毛相連。內段，包含細胞核眾多的線粒體及其他細胞器，與光感受器的終末相連續(xù);外段，則與視網(wǎng)膜的第2級神經(jīng)細胞形成突觸聯(lián)系。外段包含一群堆積著的小盤，這些小盤由細胞膜內褶而成。視桿細胞多數(shù)小盤已與細胞膜相分離，而視錐細胞小盤仍與細胞膜相連。在正常情況下，外段頂端的小盤不斷脫落，而與內段相近的基部的小盤則不斷向頂部遷移。但在視網(wǎng)膜色素變性等病理情況下，這種小盤的更新會發(fā)生障礙。
視色素 在外段小盤上排列著對光敏感的色素分子，這種色素通稱視色素，它在光照射下發(fā)生的一系列光化學變化是整個視覺過程的起始點。
視桿細胞的視色素 視桿細胞的視色素叫做視紫紅質，它具有一定的光譜吸收特性，在暗中呈粉紅色，每個視桿細胞外段包含109個視紫紅質分子，視紫紅質是一種色蛋白，由兩部分組成。其一是視蛋白，有348個氨基酸，分子量約為38 000;另一部分為生色基團——視黃醛，是維生素A的醛類，因為存在若干碳的雙鍵，它具有幾種不同的空間構型。在暗處呈扭曲形的11-型異構體，但受光照后即轉變?yōu)橹本€形的全-反型異構體。后者不再能和視蛋白相結合，經(jīng)過一系列不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物后，視黃醛與視蛋白相分離。在這一過程中，視色素分子失去其顏色(漂白)。暗處它在酶的作用下，視黃醛又變?yōu)?1-順型，并重新與視蛋白相結合(復生)，完成視覺循環(huán)。在強光照射后，視紫紅質大部分被漂白，其重新合成需要約1小時。隨著視紫紅質的復生，視網(wǎng)膜的對光敏感度逐漸恢復，這是暗適應的光化學基礎。當動物缺乏維生素A時,視覺循環(huán)受阻，會導致夜盲。
視錐細胞的視色素 視錐細胞的視色素的結構與視紫紅質相似，所不同者為視蛋白的類型;其分解和復生過程也相似。在具有色覺的動物，有3種視錐細胞，分別包含光譜吸收峰在光譜紅、綠、藍區(qū)的視色素，這種不同的光譜敏感性由其視蛋白的特異性所決定。
興奮
由細胞膜對離子的通透性的變化所產(chǎn)生。光感受器在不受光刺激時處于活動狀態(tài)，即在暗中細胞膜的離子通道是開放的，鈉離子流持續(xù)地從細胞外流入細胞內，細胞膜去極化。光照則引起離子通道關閉，使膜電導降低，整個感受器超極化，細胞興奮。
由于視色素位于外段的小盤上，由視色素空間構型的變化所導致外段質膜的通透性變化，必須通過第二信使來實現(xiàn)。1985年，科學家們應用膜片鉗技術證明，這種第二信使即環(huán)鳥苷酸(cGMP)。光感受機制的基本過程是：視色素分子被光漂白，激活三磷酸腺苷結合蛋白，進而又激活磷酸二酯酶，后者把cGMP水解為鳥苷酸，降低了cGMP的濃度。在暗處，正是cGMP使細胞膜離子通道保持開放，它的濃度降低會使這些通道的開啟情況發(fā)生變化，導致光感受器的興奮。
超微電極技術(尖端小于1微米)的發(fā)展可使電極刺入脊椎動物光感受器細胞(直徑幾微米至十幾微米)，記錄和分析單個光感受器的生物電活動。在暗處，由于鈉離子流持續(xù)從胞外流入胞內，光感受器細胞膜的靜息電位較低，胞內記錄約為-30毫伏，光照時，鈉通道關閉，鈉電導下降，使膜電位接近鉀離子的平衡電位，光感受器的胞內電位變得更負，形成超極化。這是光感受器電反應的重要特點。此外，它是一種隨光強增加而逐漸增大幅度的分級電位，并不產(chǎn)生神經(jīng)細胞最常見的生物電形式——動作電位。
光感受器對物理強度相同，但波長不同的光，其電反應的幅度也各不相同，這種特點通常用光譜敏感性來描述。在具有色覺的動物(包括人)，數(shù)百萬的視錐細胞按其光譜敏感性可分為3類，分別對紅光、綠光、藍光有最佳反應，與視錐細胞三種視色素的吸收光譜十分接近，色覺具有三變量性，任一顏色在原理上都可由3種經(jīng)選擇的原色(紅、綠、藍)相混合而得以匹配。在視網(wǎng)膜中可能存在著3種分別對紅、綠、藍光敏感的光感受器，它們的興奮信號獨立傳遞至大腦，然后綜合產(chǎn)生各種色覺。色盲的一個重要原因正是在視網(wǎng)膜中缺少一種或兩種視錐細胞色素。
由于光感受器在暗中保持去極化狀態(tài)，其末端在暗中持續(xù)向第二級神經(jīng)細胞釋放遞質，光照使細胞膜超極化，遞質釋放減少。光感受器的遞質可能是谷氨酸或天冬氨酸。
無脊椎動物的光感受器的對光反應為去極化，并產(chǎn)生神經(jīng)脈沖，與其他感受器(如牽張感受器)的電活動并無差異。
視覺中物像的形成
光線通過眼內折光系統(tǒng)的成象原理基本上與照相機及凸透鏡成像原理相似。按光學原理，眼前六米至無限遠的物體所發(fā)出的光線或反射的光線是接近于平行光線，經(jīng)過正常眼的折光系統(tǒng)都可在視網(wǎng)膜上形成清晰的物像。當然人眼并不能看清任何遠處的物體，這是由于過遠的物體光線過弱，或在視網(wǎng)膜上成像太小，因而不能被感覺。當兩個物點發(fā)出或反射的光線進入瞳孔經(jīng)晶狀體折光后成的像落在同一感光細胞上時，便不能被分辨，而感光細胞是有一定大小的，因此其密度是有一定限度的。因此，人眼便有一定的分辨率。該分辨率用參數(shù)最小角分辨率來表征。一般情況下，人眼的正常角分辨率為1ˊ。離眼較近的物體發(fā)出的光線將不是平行光線而是程度不同的輻散光線，它們通過折光系統(tǒng)成像于視網(wǎng)膜之后，因此，只能引起一個模糊的物像。而正常眼，無論遠、近物體，通過折光系統(tǒng)都能在視網(wǎng)膜上形成清晰的物像，這是由于正常人眼具有調節(jié)作用。眼的調節(jié)主要靠改變晶狀體的形狀來調節(jié)，這是通過神經(jīng)反射而實現(xiàn)的。當模糊的視覺形像經(jīng)神經(jīng)傳至大腦皮層視覺區(qū)，可引起下行沖動傳至中腦動眼神經(jīng)副交感核，經(jīng)睫狀神經(jīng)傳至睫狀肌，使其中環(huán)行肌收縮，引起連接晶狀體的睫狀小帶松弛。由于晶狀體本身具有彈性，故而向前方及后方凸出，折光力增大，使輻射的光線能聚焦前移，成像于視網(wǎng)膜上(圖12-5)。物體距眼球愈近，則達到眼球的光線的輻射程度愈大，則晶狀體變凸的程度愈大。反之，視遠物時，則晶狀體凸度減小。人眼晶狀體的調節(jié)能力隨年齡的增長而逐漸減弱。其主要細胞產(chǎn)生的電位變化經(jīng)雙極細胞傳至神經(jīng)節(jié)細胞，再經(jīng)神經(jīng)節(jié)細胞發(fā)出的神經(jīng)纖維(視神經(jīng))以動作電位的形式傳向視覺中樞而產(chǎn)生視覺。其傳導途徑是：視神經(jīng)在視交叉處進行半交叉(來自視網(wǎng)膜鼻側的纖維交叉到對側，而顳側的纖維不交叉仍在同側前進)，每側眼球的交叉與不交叉的纖維組成一側視束，視束到達丘腦后部的外側膝狀體，換神經(jīng)元后，其纖維上行經(jīng)內囊后到達大腦的枕葉視覺中樞(圖12-6)。
視覺的其他現(xiàn)象
1、視力視力指視覺器官對物體形態(tài)的精細辨別能力。
2、視野視野是指單眼注視前方一點不動時，該眼能看到的范圍。臨床檢查視野對診斷某些視網(wǎng)膜、視神經(jīng)方面的病變有一定意義。
3、暗適應和明適應當人從亮處進入暗室時，最初任何東西都看不清楚，經(jīng)過一定時間，逐漸恢復了暗處的視力，稱為暗適應。相反，從暗處到強光下時，最初感到一片耀眼的光亮，不能視物，只能稍等片刻，才能恢復視覺，這稱為明適應。暗適應的產(chǎn)生與視網(wǎng)膜中感光色素再合成增強、絕對量增多有關。從暗處到強光下，所引起的耀眼光感是由于在暗處所蓄積的視紫紅質在亮光下迅速分解所致，以后視物的恢復說明視錐細胞恢復了感光功能。
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