从视网膜到视皮层——视觉系统知多少？

      假如给我三天光明“诸位的眼睛，可以观赏你们喜爱的任何一幕戏。而我不知道，到底会有多少人在观看一幕戏、一场电影或任何一个场面时，意识到让你们可以享受到色彩、美景与动感的视觉是个奇迹，并对此抱有感激之情呢？” 

      如果说几十亿年前生命的诞生是地球上迄今为止最美的奇迹，那么生物体的神经系统堪称这个奇迹中最耀眼的巅峰之作。重量约为1.3千克，体积约为1200立方厘米，包含大约860亿个神经元（即神经细胞，是神经系统的结构与功能单位）以及同样数量的非神经元细胞（例如对神经元提供支撑和保护作用的胶质细胞，运输氧气和养料的血管组织等），人类大脑的复杂程度与奥妙之处被很多神经科学家认为并不亚于广袤无垠充满未知的浩瀚宇宙。 

      神经系统的功能，概括来说就是根据生物个体的需要以及外部环境的变化来控制或调节自身的行为以及内环境的稳态。我们生活在一个丰富多彩的世界里，而即便是从最基本的生存层面来看，每一个生物个体都需要感知周围环境并对外界的变化做出相应的反应。　

　  外界环境信息的获取及处理主要由感觉系统来负责，包括视觉系统、听觉系统、嗅觉系统、味觉系统和触觉系统等。在生物体获取的所有外界信息中，视觉信息占有很大的比例，尤其是对于高等动物这一现象更为明显。对于一个正常人，视觉信息占全部感觉信息的70%以上。我们在生活中也很容易体会到视觉是多么重要的一种感觉。 

人体的主要感觉 ：

　   视觉系统在结构上主要包括眼睛（主要指视网膜）、外侧膝状体（简称外膝体）以及视皮层（包括初级视皮层以及纹外皮层）等，在功能上主要负责视觉信息的获取和处理进而形成视觉，同时也与其他脑区一同参与到一些和视觉成像无关的行为控制中。 

 视网膜神经节细胞投射的主要脑区和结构 ：

　   视觉系统是目前为止研究得最为广泛也最为深入的感觉系统之一。一方面是由于视觉的重要性，另一方面则是基于视觉系统本身的特点和研究优势。上文中提到过神经系统的基本功能就是获取、处理并输出信息。因此对神经系统进行研究的关键点之一就是精确了解和控制它获取的信息。而这在视觉系统的研究中是非常容易做到的：研究人员可根据不同的研究目的设计出各种静态及运动图形作为视觉刺激。这些由计算机在时间和空间上精确控制的视觉刺激使得研究人员在实验过程中可以完全了解实验动物视觉系统的输入信息是什么。 

      视觉信息的获取过程主要发生在视网膜中，而对这些信息进一步的加工处理则发生在视网膜、外膝体、视皮层等。因此对视觉系统功能上的研究也主要集中在这些区域。电活动是神经系统最主要的信息载体，而视网膜中一部分细胞的任务就是将光信号转变为电信号（即光电转化）。这些电信号经过视网膜其他细胞的加工后向脑内的外膝体传递，之后传递给视皮层进行更进一步的信息处理与整合，进而形成视觉。

眼睛的进化：

       生命体最初时只有光脱脱的身子，对于光源的方向只能移动身子，由于光的不断刺激，又由于生理需要，或为食物或为冷暖或为移动，生命体会主动寻找光源，生命需要光源，生命体就会有一种：“想看清”的朦胧意识，在光的不断地刺激，在生理不断地需要，在意识不停地重复下，从感光细胞到眼睛的出现是必然的。

      眼睛的形成与太阳光有着直接的联系是显而易见的，或者可以说，眼睛就是太阳光的产物（人类眼睛适应太阳光数亿万年的进化，而可见光30万km/s长期刺激视网膜，发展了视网膜感光细胞与神经元解码传递速率接近光速，同时又发展进化了大脑解析感觉的海量运算分辨记忆，在大脑内部的精细链接系统提供了数量庞大的“信号通路”，这种通路的数量甚至可能超过全宇宙所有原子的总数）。

总结：

      眼睛跟脑一起作用，使我们能看见色采 ，辨认图案和形状，看见立体的影像，也使我们的视线能追踪正在移动的物体或影像，而不会变得模糊。此外，在不同程度的光线下，我们也能看见景物。我们的眼睛能适应不同强度的光线，原因跟眼睛的很多互相配合的功能有关。例如，瞳孔的直径可以从1.5毫米扩大至8毫米，因此进入眼睛的光线可增至30倍。光线经过瞳孔后穿过晶状体，再聚焦在视网膜上，这足以使光的强度增加至10万倍。

       视网膜有两种感光细胞，一种是视锥细胞（约600万个），另一种是视杆细胞（约1亿2000万至1亿4000万个）。视锥细胞使我们能看见采 色和高度清晰的影像，视杆细胞的感光度则比视锥细胞高一千多倍，使我们在昏暗的环境下也能看见影像。事实上，在最理想的条件下，一个视杆细胞甚至能够感应到一个光子（构成光的基本粒子）的存在！

       视网膜感光细胞与神经元解码传递速率接近光速与大脑解析感觉的海量运算分辨记忆强悍到无穷的容量。也就是说“视网膜光电转化传递再快，信息如何庞大，大脑都有强悍的解析运算与无穷的容量”。大脑承上启下的能量永远都不会饱和。