视觉系统知多少——外膝体信息中转站:
外膝体类似于视网膜,其中的神经元也是规则地分层排列,不同类型的神经元分布在不同分层,接收不同亚型的视网膜神经节细胞的输入,再将这些信息传输给初级视皮层。在视网膜、外膝体、视皮层以及其他很多脑区,细胞有序的分层排列是很普遍的结构特征。
视网膜神经节细胞投射到外膝体各层是有规律可循的。外膝体每层都与对测视野相应的半个视网膜之间形成一定的视网膜投射图关系,即视网膜中相邻区域投射到外膝体时也是相邻或重叠的。这一点的重要性在于可以将空间位置信息在视觉信息传递的过程中得以保留。
文献-传统的研究结果使人们倾向于认为,外膝体的中继细胞主要接收一个或极少数的几个视网膜神经节细胞的输入,并把这些视网膜神经节细胞的输入忠实地传递给下一级的视皮层神经元。因此外膝体被认为是视觉信息的中转站,对视觉信息的加工并不复杂。这个结论对于某些物种的某些外膝体神经元或许是适用的,但可能并不是全部。如果事实真的是这样,我们可能就需要重新考虑外膝体在视觉信息传递中的作用了。它是如何整合多个视网膜神经节细胞的输入的?它是仅仅负责分流传递视觉信息么?
如果再考虑到外膝体中除了这些中继细胞外,还有大约25%的中间神经元,那么外膝体在功能上的复杂性可能就更高了。这些中间神经元一方面接收视网膜神经节细胞的指令,另一方面同时接收视皮层的反馈,作用则是调节其他神经元的电活动。就像一个系统,有兴奋就需要有抑制,有正反馈就需要有负反馈,这样才有可能使系统保持相对的稳定而不至于能量无限的增益直至衰竭崩溃。所以,像前文提到过的中间神经元可以抑制其他神经元的电活动、高级皮层可以对低级脑区进行负反馈调节,这些都是使得神经系统可以正常工作的重要功能。
视网膜应用多条平行通路进行信息的传递和处理,同样的,视觉信息在脑内的处理过程也有类似的平行模式,即不同性质的视觉信息成分经不同的神经环路通道预处理,最终由不同性质的皮层细胞来分别进行分析处理与整合。目前的证据表明,中枢视觉信息的处理既是由低级向高级逐步升级的过程,又遵循着平行处理的原则。而外膝体作为视觉信息的中转站,在平行信息处理通道中起到了关键的作用,将不同细胞种类的平行通道、左右眼信息通道、空间频率通道、颜色信息处理通道、空间方位信息通道、运动方位信息通道等分别传送到专门处理这些信息的皮层神经元。
思考分析-大脑是如何处理视觉信息的?
★低级处理(low-level processing):分析视觉环境的简单属性;
★中级处理(intermediate-level processing):
使用低级特征分析视觉场景,包括①表面分割:将局部视觉特征组装成表面,将对象与背景分离;②轮廓整合:局部线段方位被整合到全局轮廓中;③形状识别:从阴影和运动学线索中识别表面形状。
★ 高级处理:(high-level processing):
使用表面和轮廓来识别物体。大脑的1/3用来处理视觉信息,由此可见视觉对于我们来说很重要。视觉信息处 理始于视觉器官---眼睛。在眼球壁内层的视网膜上有大量的神经元,专门对光线做出放电反应,这些神经元称作视杆和视锥。
视神经位于视网膜后方,与大脑相连。 需要跨越到另一侧大脑的神经节轴突都要经过大脑中部的视交叉,然后这两束视神经与相应部分的丘脑相连。丘脑中的神经元把视觉信息送入枕叶的初级视觉皮层,也称为VI区或布洛德曼17区,在这里会 对视觉信息的基本特征进行加工处理。 初级视觉皮层中的神经元与联合皮层联结,而联合皮层会将这些基本视觉特征整合成一些更大的视觉模式。
人脑运转速度超乎想象 :
研究报告显示“眼睛的任务不仅是让大脑获取信息,而且使大脑可以迅速思考,知道接下来要看什么。因此,我们通常会调整双眼,使其频繁转动,与我们对所见事物的认知速度保持一致。”
报道指出,在图像“刺激”视网膜后,大脑就会对形状、颜色和方向等信息进行处理。尽管图像在被替换前仅显示了13毫秒,但大脑的一些部位会继续处理这些图像。报道称,这一速度比之前研究所记录的100毫秒快了近7倍。
总结:
视网膜感光系统解码传递速率“是太阳可见光进化创造的”接近光速,如此快的视觉信息输入创造进化人类大脑的识别记忆储存和解析运算海量有多强悍,尽管现在的超级计算机已经变得相当强大,但仍然无法与人脑匹敌。总而言之,这种在大脑内部的精细连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。
生理视力复健科学:
遵循基因应用科学设计,光能-输入刺激“视网膜”激活大脑神经;图像-输入刺激“视网膜”激活脑区功能联动,促进大脑解析视觉信息的强悍海算容量”。大脑”承上启下”的神经支配运动,改善视觉优化脑内视力,改善眼球症状。