大脑 「眼中」 的视觉（之一）

       “看” 似乎是一个简单的过程，只要睁开眼睛我们就能看到周围的世界。睁开眼睛你可以看到川流不息的人海，你可以看到五彩斑斓的花朵，你可以看见车水马龙的大街。一切都是那么自然，不过你有没有思考过“看” 是怎么完成的呢？我们是怎么能够把景色净收眼底的呢？心理学家和认知神经科学家们其实在这个领域耕耘无数载，“看”的科学被他们称之为视觉研究。

       一切心理过程都有这神经科学的表现。当我们的眼睛上视网膜（retina）接收到光线时候，它会把看到的光线转化为电信号，通过神经元之间的信息传递，往大脑皮层而去。经过对外侧膝状体（LGN）的中继，视觉信息达到了大脑皮层。首先接收信息的就是初级视觉皮层（V1），它会分析所看见物体的大小，方向，边缘等信息。之后，视觉信息会被个个大脑区域逐步分析，比如下颞叶皮层（IT）会分析看到的东西是什么，而中颞区皮层（MT）会分析所看到东西的运动和位置信息。最终，我们的大脑会汇总看到的一切，解读出我们眼前的事物。按照神经科学以及人工智能的巨擎 David Marr所言：“视觉正是信息处理过程”，我们在 “看” 世界的时候，就是视觉信息在视觉处理脑区内被逐步分析解读的过程。

       研究眼低的视网膜正是研究视觉过程的“窗户”。视觉起始于眼睛底部的视网膜。在视网膜上有视杆和视锥两类光感受器，他们对于不同波长的光线敏感程度不同，于是我们能看到五彩斑斓的景象。事实的确如此，不过视网膜只不过是视觉的起点。光线会汇聚在眼睛底部的视网膜区域。在这里，我们有两类光感受器：视杆细胞（柱状）以及视锥细胞（椎状）。有趣的是，视杆和视锥细胞其实分布在视网膜的最后。它们接收到光线之后，会把这部分能量转化为电信号向前面的神经节细胞传递。是不是有点像叶绿体把光转化为能量？让我们反思下戴维•马尔的洞察，视觉神经系统的每一层都是在做信息处理，比如光感受器就是把光信号转化为生物电信号。虽然整个视觉系统每一层的信号转换，以及方式方法不同，不过在抽象的角度看，他们都在做类似的事情。

       之所以感受光线的神经元在排布在视网膜最后，有一个很不错的解释。因为光线的传递过程中，眼内各种半透明的结构都会导致光线的反射、折射、和衍射。越多曾半透明结构，更大可能导致成像模糊。而光感受器在最后几层可以有效地减少各类光学干扰。不过当然，排在光感受器前面的神经节细胞等神经元也会影响到光的接受。

       视网膜上成像最清晰的地方就是中央凹（foveal）了。在这里，只有视锥细胞。而且在视锥细胞之前没有任何神经元影响成像。因此光学干扰被压低到最小。但是为什么只有视锥细胞没有视杆细胞呢？这就是视网膜的有趣之处：视锥细胞接收到的的清晰度更高。虽然每个眼球内视网膜上的光感受器有一亿多个，不过只有六百万个是视锥细胞，其余是视杆细胞。视锥细胞对于亮光敏感，也对色彩敏感。我们看到的世界大多数是视锥细胞为我们提供的。视锥细胞大多出现在中央凹。它们基本与参与中继的神经节细胞一一对应，保证传递信息的精确。但是视杆细胞往往在中央凹之外，他们的成像也不够清晰，上百个视杆细胞才会与一个神经节细胞对应，这样能保证信息强度足够大（毕竟在模糊的情况下，传递的信息也是很模糊，通过这样的“举手表决”可以加强信息的强度）。

       之所以我们能看到颜色，还得归功于视锥细胞。科学家把视锥细胞分为三类，根据他们所敏感的光线波长分为S（短波），M（中波），和L（长波）三种。下图就是这三类细胞对于不同波长光的敏感程度。可见光正是一个光谱带，短波更加蓝，因此S型视锥细胞对于蓝色的光线更敏感。不过色彩知觉可远比这个复杂，还得涉及到细胞感受野的拮抗理论，还有视觉皮层的一些工作方式。

       学海无涯，哪怕简单的视觉也是如此复杂。因此，视力复健科学服务，必须在视觉过程的“窗户” 起始源头输入方法上，如何复健改善视觉问题优化大脑区域功能的关键。