人的是视觉系统.

1、人的是视觉系统一 视觉研究的重要性光作用于视觉器官， 使其感受细胞兴奋， 其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉 (vision )。通过视觉， 人和动物感知外界物体的大小、 明暗、 颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息， 至少有 80 以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。人的视觉功能中有许多错觉现象，一方面给我们的主观世界造成“错误”的感觉，另一方面也是研究视 觉系统的突破口。20 世纪视觉研究方面， 颜色感觉， 侧抑制网络和感受野等方面有许多重大突破， 有五位研究者 nuobeier 奖( Granit ， Hartline ，Wald ，Hubel&W

2、isel )。各种新型仪器技术都用到视觉研究中来。视觉研究已经成为 一个交叉性很强，引起多方面兴趣的学科。人工智能把它作为生物原型来学习，数学、物理观点和方法用 到视觉研究产生视觉计算理论，神经修复、人工智能也要从视觉研究中获取启示。总之，视觉研究将完全 融入 21 世纪学科大交叉的发展趋势之中。1967 年，美国科学家哈特兰 (Haldan K Hartline) 因研究视觉和视网膜的生理功能、美国科学家沃尔德(George Wald)因研究视觉的心理特别是视色素、瑞典科学家格拉尼特(Ragnar Granit)因发现视网膜的抑制过程而共同获得诺贝尔生理学或医学奖。1981 年，美国科学家斯

3、佩里 (Roger W.Sperry) 因研究大脑半球的功能、瑞典科学家维瑟尔 (TorstenN.Wiesel) 、美国科学家休伯尔 (David H.Hubel) 因研究大脑视神经皮层的功能结构而共同获得诺贝 尔生理学或医学奖。视觉的研究成就及应用生理生学( Physiological Optics )的研究最早开始于法国。 视觉的主要研究成就有以下几个方面。1、2、3、眼球光学系统的构造 有关研究利用解刨学和光学方法揭示了眼球光学系统的结构及光学参数，以此为基础，人们对眼 球光学系统得几何光学特性和光度学特性等有了深入的了解。光学元件的光学常数(如：角膜、房水、晶状体、玻璃体的曲率半径和

4、折射率，瞳孔的直径等。 眼睛的光度特性(视网膜的感光和感色性能，瞳孔对光的反应速度，眼睛的各种阈限。 这些特性为光学仪器的设计及视觉光学和眼科学的临床应用提供了依据。视觉的神经生理学基础主要研究了从视网膜到视皮层的整个视觉通路的构造和主要功能，已经完全掌握视网膜上的两种 感受细胞的构造和机能，并对更高级的视皮层的结构和功能有相当的了解。有关研究采用解刨学 和电生理方法，掌握了视觉通路各级神经元的结构和相互间的连接，揭示了各级神经元的电响应 及其在视网膜上的感受野区域。视觉的基本功能 视觉的基本功能：视觉的时间和空间响应特性，对光亮度的接受范围，对光频率(颜色)的敏感 特性，明视、暗视和间视以及

5、眼球运动等。视觉的高级功能 视觉的高级功能：形状与图形视觉、图像识别、图形后效，以及联想、匹配、学习、记忆和认识。视觉的特殊功能 视觉的特殊功能：立体视觉、颜色视觉、运动视觉等。视觉的光学系统1眼球的解剖结构4、5、2一、眼球壁由外膜、中膜和内膜三层组成。1、外层为外膜，又称纤维膜。由前部的角膜和后部的巩膜组成，均是坚韧致密的结缔 组织，具有保护眼球内部组织及维持眼球形状的作用。角膜透明， 是眼球屈光系统的第一关，让光线进入眼球。2、中层为中膜，又称血管膜。含有丰富的色素和血管，自前向后依次为虹膜、睫状体 和脉络膜。 虹膜为一棕色圆盘状的组织， 中央有圆形的瞳孔， 在瞳孔周围虹膜组织里有环状走

6、向 的瞳孔括约肌和辐射状走向的瞳孔开大肌。 前者受副交感神经支配， 收缩时瞳孔缩小， 后者 受交感神经支配，收缩时瞳孔开大。瞳孔的开大缩小可以调节进入眼内光线的量。 睫状体位于虹膜向后的延续部分。 紧贴在巩膜里面， 呈一环状， 其断面大体是三角形。 睫状体内纤维走向错纵复杂， 以环行为主构成睫状环， 环行的睫状肌收缩则环变小， 睫状肌 松弛则环放大， 这与眼的调节作用有很大关系。睫状体上有几十个小突起， 称为睫状突，是 产生房水的组织。 脉络膜， 前连睫状体，向后覆盖全部巩膜内表面， 含有丰富的血管和色素， 其作用是 供给视网膜外层的营养和发挥遮光作用。它负责白天的视觉活动，也就是检查黄斑区锥

7、状细胞的视力， 它主要负责暗光下的视觉活动， 这些神经纤维结合起来形成视神经。又称为中心视力。不能分辨颜色。 视光刺激通过视觉3、内层是内膜，又称视网膜。紧贴于脉络膜的里面，它是一层很薄的、透明的、构造 极为细致复杂的薄膜。 视网膜上有两种视觉细胞， 即锥状细胞和杆状细胞。 锥状细胞主要分 布在视网膜中央区叫黄斑的部位， 它负责白天的视觉活动， 而且具有辨色力， 我们平时看东 西主要是它的作用。 体检时查看视力， 杆状细胞分布在黄斑区以外的视网膜上， 网膜组织内还有传导视觉的神经纤维， 通路传导到大脑视觉中枢产生视觉，视神经向后经过视神经孔进入颅腔。二、眼球的内容物包括：房水、晶状体和玻璃体，

8、与角膜共同构成眼的屈光系统。它的共同 特点是透明无血管，因而保证了光线的通过。(1) 房水：在角膜与虹膜之间的空隙叫前房，在虹膜与晶状体及睫状体之间的小空隙叫 后房，充满前房后房的液体叫房水。房水由睫状突产生，其功能：一是完成屈光作用；二是 供给眼内组织，尤其是角膜和晶状体的营养；三是维持眼内压。(2) 晶状体：位于虹膜与玻璃体之间，为一双凸球镜片之弹性透明体。晶状体直径约毫米，厚约 4 毫米，四周以无数条透明的悬韧带和睫状体相连，以固定晶状体的位置。(3) 玻璃体：充填在晶状体后面的眼球空腔内，为一透明无血管的胶冻状组织，外观上 与鸡蛋清颇为相似，它具有一定的屈光作用及维持眼内压的作用。眼的

9、附属器眼附属器包括眼睑、结膜泪器、眼外肌和眼眶。居眼眶前口， 覆盖眼球前面。 上睑以眉为界， 下睑与颜面皮肤相连。 两睑相联接处， 分别称为内眦及外眦。 内眦处有肉状隆起称为泪阜。生理功能： 主要功能 使角膜保持光泽， 并可清洁结膜囊眼睑分上睑和下睑， 上下睑间的裂隙称睑裂。 上下睑缘的内侧各有一有孔的乳头状突起，称泪点，为泪小管的开口。 是保护眼球，由于经常瞬目，故可使泪液润湿眼球表面， 内灰尘及细菌。结膜是一层薄而透明的粘膜，覆盖在眼睑后面和眼球前面。按解剖部位可分为睑结膜、 球结膜和穹隆结膜三部分。由结膜形成的囊状间隙称为结膜囊。泪器包括分泌泪液的泪腺和排泄泪液的泪道。眼外肌共有6条，司

10、眼球的运动。4条直肌是：上直肌、下直肌、内直肌和外直肌。 条斜肌是：上斜肌和下斜肌。眼眶是由额骨、蝶骨、筛骨、腭骨、泪骨、上颌骨和颧骨7块颅骨构成，呈稍向内，向上倾斜，四边锥形的骨窝，其口向前，尖朝后，有上下内外四壁。成人眶深45cn。眶内除眼球、眼外肌、血管、神经、泪腺和筋膜外，各组织之间充满脂肪，起软垫作用。2 .眼球的光学系统眼球呈球状、直径约 20 mm。眼球的前面覆盖着透明的角膜 （cornea），角膜里面有虹膜， 最 里面有晶状体。晶状体是个双凸的透镜，在未调节的状态下后面的曲率半径较小。在眼球的内部充满了胶状的透明的玻璃体。而在角膜和晶状体之间充满了房水液。光线从外界进入眼球，通

11、过角膜、房水液、晶状体和玻璃体到达视网膜。为了使外界的物体正好在视网膜上成 象，焦点的调节是通过改变晶状体的曲率（特别是前面的曲率）来进行的。瞳孔是在虹膜中央开着的一个圆形小窗，它的直径是由入射光量来调节的，它能遮挡住边缘光。但是光量的调节在视觉系统能够处理的强度范围，即动态范围可达到106倍以上，由于瞳孔直径的变化只不过是几倍，因此瞳孔对光量的调节怎么也不能说是充分的。在这种意义上来说， 敏感度的调节主要是由下面要谈到的视网膜的适应作用来承担的。为了使要看的目标物的象正好落到视网膜的中央。整个眼球就要旋转，这样的限球运动是靠外眼肌来进行的。光轴和视轴眼球基本上成球体，眼球前面的正中点叫前极，

12、后面的正中点叫后极。通过前、后极间的前后径是眼球系统的光轴，在医学上又叫做眼轴。光轴是眼球光学系统的对称轴。被注视的物体与视网膜中心凹的连线叫视轴。视轴也用来表示眼睛观看物体的视线方向。光轴和视轴并不重合，两者的相交为5度角。两眼视轴的交叉位置在眼前约为45-50cm处，调节状态为2D （屈光度）。在此点附近球差最小， 也是形成双眼视觉最容易之点。 2.2.2眼球系统光学元件（1）角膜IL -一角膜角膜（Cornea）位于眼球前壁的一层透明膜，约占纤维膜的 前1/6，从后面看角膜呈正圆形，从前面看为横椭圆形。 成年男性角膜横径平均值为11.04mm，女性为10.05mm，竖径平均值男性为 10

13、.13mm,女性为10.08mm, 3岁以上儿童的角膜直径已接近成人。中央瞳孔区约4mm直径的圆形区内近似球形，其各点的曲率半径基本相等，而中央区以外的中间区和边缘部角膜较为扁平，各点曲率半径也不相等。从角膜前面测量，水平方向曲率半径为7.8mm，垂直方向为 7.7mm，后部表面的曲率半径为6.22-6.8mm。角膜厚度各部分不同，中央部最薄，平均为0.5mm，周边部约为1mm。角膜分为五层，由前向后依次为：上皮细胞层anterior 又称 Bowman 膜)、基质层(stroma)、后弹力层(lamina elastica porterior 又称 Descemet 膜)、内皮细胞层(end

14、othelium)。上皮细胞层厚约 细胞所组成，角膜周边部上皮增厚，细胞增加到 膜，用电镜观察显示该膜主要由胶原纤维所构成。整个角膜厚度的 90%，实质层共包含 200-250 表面平行，板层与板层之间也平行，(epithelium)、前弹力层(lamina elastica50um,占整个角膜厚度的 10%，由5-6层8-10层。过去认为前弹力层是一层特殊的 基质层由胶原纤维构成，厚约500um，占个板层，板层相互重叠在一起。板层与角膜膜，很容易与相邻的基质层及内皮细胞分离， 力强。内皮细胞为一单层细胞， 细胞核位于细胞的中央部，为椭圆形，直径约保证了角膜的透明性。后弹力层是角膜内皮细胞的基

15、底 后弹力层坚固，对化学物质和病理损害的抵抗 约由500000个六边形细胞所组成，细胞高5um，宽18-20um ,7um。角膜之所以透明，其重要因素之一是角膜组织内没有血管，血管终止于角膜缘，形成血管网，营养万分由此扩散入角膜。角膜的感觉神经丰富，主要由三叉神经的眼支经睫状神经到达角膜。(2)房水房水J房水为无色透明的液体，充满前后房，约有0.150.3ml，它具有营养和维持眼内压力的作用。房水不断由睫状体产生， 经后房-瞳孔-前房角-排出进入血液。房水产生及排出是循环 往复的过程。房水不同于眼泪，眼泪是由眼外产生。房水提供虹膜、角膜和晶状体营养。房水也具有维持眼内压的功能。眼的内部压力-眼

16、内压-取决于房水的量。原本这种充满于角膜和虹膜之间的液体，是由睫状体产生然后通过瞳孔进入前房，再由前房角的小梁网排出眼球。眼睛的房水系统，可以象水喉总是打开的洗涤槽相比，眼睛的引流管道就象与洗涤槽连接的排水管道，如果厨房的洗涤槽正常工作，从水喉出来的水顺利迅速地从洗涤槽排出。如果眼睛的房水系统工作正常的话，房水生成量应正好等于房水的排出量。眼内压在一天内的不同时间有变化，但一般都保持在安全范围。如果房水过多，或者排除不出去，就会造成眼内液体增加而导致眼内压力升高。眼压升高会损害视神经，视野变小，最终导致失明。这种眼内压力升高的眼病就是青光眼。(3)晶状体晶状体晶状体为一个双凸面透明组织，被悬韧

17、带固定悬挂在虹膜之后玻璃体之前。晶体是眼球屈光系统的重要组成部分，也是唯一具有调节能力的屈光间质，其调节能力随着年龄的增长而逐渐降低，形成老视现象。晶体的前凸曲率半径为 10mm,后凸曲率半径为 6mm,前后径为5mm,直径为10mm。晶体由晶体囊、晶体上皮、晶体纤维和悬韧带组成。如果晶体由于各种原因造成其部分或全部混浊，则发生白内障。晶状体是眼球中重要的屈光间质之一。它呈双凸透镜状,前面的曲率半径约10mm,后面的约6mm，富有弹性。晶状体的直径约9mm，厚约45mm，前后两面交界处不断伸称为赤道部, 两面的顶点分别称为晶状体前极、 后极。 晶状体就像照相机里的镜头一 样,对光线有屈光作用,

18、同时也能滤去一部分紫外线,保护视网膜,但它最重要的作 用是通过睫状肌的收缩或松弛改变屈光度, 使看远或看近时眼球聚光的焦点都能准确 地落在视网膜上。 晶状体由晶状体囊和晶状体纤维组成。 晶状体囊为一透明薄膜, 完 整地包围在晶状体外面。 前囊下有一层上皮细胞, 当上皮细胞到达赤道部后, 长、弯曲,移向晶状体内,成为晶状体纤维。晶状体纤维在人一生中不断生长,并将 旧的纤维挤向晶状体的中心, 并逐渐硬化而成为晶状体核, 晶状体核外较新的纤维称 为晶状体皮质。因此随着年龄的增长,晶状体核逐渐浓缩、扩大,并失去弹性,这时 眼的调节能力就会变差,出现老视。晶状体内没有血管, 它所需的营养来自房水, 如果

19、房水的代谢出了问题, 或晶状 体囊受损时, 晶状体因缺乏营养而发生混浊, 原本透明的晶状体就成为乳白色, 而变 得不透明,最终影响视力,这就是白内障。现在治疗白内障的方法很多,有一种方法 就是干脆把已变得不透明的晶状体拿掉, 换上一个人造的晶体, 这就是人工晶体植入 术。晶体屈光力使眼的总屈光力的一小部分， 起到平衡眼屈光力的效果。 另外， 晶体 还提供对不同距离的对焦作用， 称为调节。 晶体会随着年龄的增长发生一系列老化改 变，从而影响其弹性和透明度。 晶体实质部分包裹在一个弹性囊袋中。 晶体悬韧带从 囊袋的周边延伸到睫状体， 支撑晶体的位置， 并通过睫状肌的作用产生小带的张力变 化，从而改

20、变晶体表面的曲率。晶体的直径约 9 mm,呈双凸状，且前面比后面略平坦。其前面离角膜前顶点约 3.6mm。当无调节时，前后面的曲率半径各为 +10.0mm和-6.0mm （Gullstrand氏数据）， 厚度为3.6mm。晶体由多层不同折射率的物质组成，向着中心在光学上变得更为致密，这使得晶体的光学复杂化。 于是, 从前极到后极, 从中心到赤道, 有一个折射率梯度。 Gullstrand 氏在其 1 号模型眼中,欲反映出此一情况,即将晶体表示为一个双凸形式 透镜（r1=+7.911mm,r2=-5.76mm ）的核心（n=1.406），被一个折射率为 1.386的更大 的双凸形式透镜 （r1=

21、+10.00mm,r2=-6.0mm） 的皮质所围绕。这样，使得整个晶体的折 射力为+19.11 D。当眼睛调节以对近点聚焦时，晶体折射力增加，此种改变的完成， 主要通过： 前面曲率增加, 后面曲率少许增加, 并由于厚度增加而前顶点少许向前移 动（增加距离效果） 。晶体后面和玻璃体相接触, 玻璃体是透明的凝胶, 充满眼球的后段。 光线通过晶 体之后,行进于玻璃体而到达视网膜。玻璃体的折射率可以取同于房水的折射率(1.336)。晶状体是眼球中重要的屈光间质之一。它呈双凸透镜状，前面的曲率半径约10mm，后面的约6mm，富有弹性。晶状体的直径约 9mm,厚约45mm，前后两面 交界处称为赤道部，两

22、面的顶点分别称为晶状体前极、后极。晶状体就像照相机里的镜头一样，对光线有屈光作用，同时也能滤去一部分紫外线，保护视网膜，但它最重 要的作用是通过睫状肌的收缩或松弛改变屈光度，使看远或看近时眼球聚光的焦点都能准确地落在视网膜上。 晶状体由晶状体囊和晶状体纤维组成。晶状体囊为一透明薄膜，完整地包围在晶状体外面。前囊下有一层上皮细胞，当上皮细胞到达赤道部后， 不断伸长、弯曲，移向晶状体内，成为晶状体纤维。晶状体纤维在人一生中不断生长， 并将旧的纤维挤向晶状体的中心，并逐渐硬化而成为晶状体核，晶状体核外较新的纤维称为晶状体皮质。因此随着年龄的增长，晶状体核逐渐浓缩、扩大，并失去弹性， 这时眼的调节能力

23、就会变差，出现老视。晶状体内没有血管，它所需的营养来自房水， 如果房水的代谢出了问题，或晶状体囊受损时，晶状体因缺乏营养而发生混浊，原本透明的晶状体就成为乳白色，而变得不透明，最终影响视力，这就是白内障。现在治疗白内障的方法很多，有一种方法 就是干脆把已变得不透明的晶状体拿掉，换上一个人造的晶体， 这就是人工晶体植入术。(4) 玻璃体玻璃体玻璃体为无色透明胶状体，充满晶状体后面的空腔里，具有屈光、固定视网膜的作 用。玻璃体不是玻璃，它是人眼中类似于玻璃一样的物质，其无色透明，半固体，呈胶状,其主要成分是水，占了玻璃体体积的99%左右。玻璃体的前面有一凹面， 正好能容纳 晶状体，称为玻璃体凹。年

24、轻时，晶状体与玻璃体能较好地紧密粘连，随着年龄的逐 渐增长，晶状体与玻璃体的粘连性也逐渐变差，因此在老年性白内障手术时很容易将它们分开。玻璃体周围有一层密度很高的物质，称为玻璃体膜，并分为前后两部分： 前界膜与后界膜。玻璃体内没有血管， 它所需的营养来自房水和脉络膜，因而代谢缓慢，不能再生，若有缺损，其空间就由房水来充填。当玻璃体因各种原因发生混浊， 看东西时，就会觉得眼前如有蚊虫飞舞。此外随着年龄的增大，或由于高度近视等原 因，半固体的凝胶状玻璃体就会逐渐变成液体状，这叫玻璃体液化。玻璃体和晶状体房水、角膜等一起构成了眼的屈光间质，并且对视网膜和眼球壁起支撑作用，使视网膜与脉络膜相贴。在外伤

25、或手术中，一旦发生玻璃体丢失，就容易造 成视网膜脱离。(5) 瞳孔瞳孔瞳孔指虹膜中间的开孔，是光线进入眼内的门户；它在亮光处缩小，在暗光处散大。 虹膜由多单位平滑肌构成； 在瞳孔周围的是环形肌层， 受动眼神经中的副交感神经纤维支配， 收缩时使瞳孔缩小， 故又称瞳孔括约肌； 虹膜的外周部分是辐散状肌纤维， 受由颈部上行的 交感神经纤维支配， 收缩时使瞳孔散大， 故又称瞳孔散大肌。 瞳孔的大小可以控制进入眼内 的光量。 一般人瞳孔的直径可变动于 1.5-8.0mm 之间。假定人由光亮处进入暗室时瞳孔直径 可增加 5倍，那么瞳孔的受光面积应增大 25 倍；可见瞳孔的变化，有保持在不同光照情况 下进入

26、眼内的光量较为恒定的作用。但暗室中较强阳光照射的光照强度实际减弱约100 万倍，因而单靠瞳孔大小的改变， 远不足以使进入眼内的光量光亮保持恒定。 事实上，人眼在 不同的亮度情况下是靠视网膜中不同的感光细胞来接受光刺激的，在暗光处起作用的视杆细胞细胞对光的敏感程度要比在亮光处起作用的视锥细胞大得多，因此在暗处看物， 只需进入眼内光量适当增加即可瞳孔是虹膜中间的一个小圆孔，由虹膜围成。眼睛中的虹膜呈圆盘状，中间有一个小 圆孔，这就是我们所说的瞳孔，也叫“瞳仁” 。瞳孔虽然不是眼球光学系统当中的一个屈光元件，但是，在眼球光学系统当中却 起着重要的作用。 瞳孔不仅可以对明暗作出反应， 调节进入眼睛的光

27、线， 也影响眼球光学系 统的焦深和球差。成人瞳孔直径一般为 2.54mm，呈正圆形，两侧等大，用药物缩瞳或扩瞳时，最 小可到0.5mm，最大可到 8mm。小于 2mm 者叫瞳孔缩小，大于 5mm 者叫瞳孔开大。瞳孔大小与人的年龄、性别、 生理状况、外界刺激和情绪等因素有关。瞳孔就像照相机里的光圈一样，可以随光线的强弱而变大或缩小。 我们在照相的时候都知道，光线强烈的时候，把光圈开小一点，光线暗时则把光 圈开大一点， 始终让足够的光线通过光圈进入相机， 并使底片曝光， 但又不让过强的光线损 坏底片。瞳孔也具有这样的功能，只不过它对光线强弱的适应是自动完成的。在虹膜中有两种细小的肌肉，一种叫瞳孔括

28、约肌，它围绕在瞳孔的周围，宽不足1mm，它主管瞳孔的缩小，受动眼神经中的副交感神经支配；另一种叫瞳孔开大肌，它在 虹膜中呈放射状排列， 主管瞳孔的开大， 受交感神经支配。 这两条肌肉相互协调， 彼此制约， 一张一缩， 以适应各种不同的环境。 瞳孔括约肌和瞳孔开大肌， 是人体中极少数由神经外胚 层分化而来的肌肉。瞳孔的变化范围可以非常大，当极度收缩时，人眼瞳孔的直径可小于1mm，而极度扩大时，可大于 9mm，虹膜的括约肌能缩到其长度的 87%，这是人体其它的平滑肌或横 纹肌几乎不可能达到。清晰，通过瞳孔的调节，始终保持适量的光线进入眼睛，使落在视网膜上的物体形像既 而又不会有过量的光线灼伤视网膜

29、。瞳孔的大小除了随光线的强弱变化外，还与年龄大小、屈光、生理状态等因素有一般来说，老年人瞳孔较小，而幼儿至成年人的瞳孔较大，尤其在青春期时瞳孔近视眼患者的瞳孔大于远视眼患者。情绪紧张、激动时瞳孔会开大，深呼吸、脑力劳关。最大。动、睡眠时瞳孔就缩小。此外当有某些疾病，或使用了某些药物时，瞳孔也会开大或缩小， 如颅内血肿、颅脑外伤、大脑炎、煤气中毒、青光眼等，或使用了阿托品、新福林、肾上腺 素等药物时，都可使瞳孔开大；脑桥出血、肿瘤、有机磷中毒、虹膜睫状体炎等，或使用了匹罗卡品、吗啡等药物时，都可使瞳孔缩小。瞳孔除了有调光作用外，它也是房水的通路，一旦闭锁，就会使眼内房水的排出发生障碍，从而造成眼

30、压升高，形成继发性青光眼。因此瞳孔的开大或缩小在临床上具有重 要的意义。瞳孔在光照下，引起孔径变小，称为直接对光反射。如光照另一眼，非光照眼的瞳孔引起缩小，称为间接对光反射。视近物时，因调节和辐辏而发生的瞳孔缩小，称为瞳孔近反射，系大脑皮层的协调作用。在PRK和LASIK术中，以瞳孔为中心的切削比以视轴为中心的切削更为合适，因为术后患者的症状总是和暗环境下瞳孔扩大超过切削区有关。如果患者的Kappa角较大，切削应相应偏向视轴。模型眼和简化眼简化眼又称简约眼或模型眼，是一种简化眼的折光系统而成像的模型眼。为李斯丁(Listing )首先提出。鉴于眼的折光系统太复杂，由角膜、房水、晶状体及玻璃体等

31、组成，而这些折光 物质的曲度和折光率又各不相同，因而总的折光率不易计算。李斯丁将眼的所有屈光面加在时，后主焦点恰落在视网膜上。由图可见，物体 点光线通过节点 节点5280毫米， 网 膜他假定眼球有一凸出的表面介于空气和眼1.33。简化眼的光心或称节点(n odal poi nt)7.3毫米，到后主焦点的距离(nb)是15毫米，22.3毫米。当正常人眼处于安静而不进行调节的状态AB的A点光线通过节点 n在a处聚焦，B一起，当成一个透镜。这样，正常眼的光学就可以被简化，而用一个与眼的折光相同的等效 光学系统来分析眼的成像原理和进行有关的计算。 内液两个介质之间，眼内液具有水的折射率，即 在晶状体内

32、，节点到角膜前表面的距离为 则从角膜前表面到后主焦点距离应为n在b处聚焦，因此视网膜上的像是真实而倒置的，设物体高120毫米，离则其视网膜像的高度为AB nb/Bn=120 x 15/5280=0.34毫米。此数值与视近中央 凹的直 径3 .屈光学概述4 .眼的调节及信息处理机制四 视觉神经生理学基础1.视网膜的结构 视网膜 视网膜就像一架照相机里的感光底片，专门负责感光成像。当我们看东西时，物体的影像 通过屈光系统，落在视网膜上。视网膜上的感觉层是由三个神经元组成。 第一神经元是视细胞层， 专司感光， 它包括锥 细胞和柱细胞。人的视网膜上共约有1.11.3亿个柱细胞，有600700万个锥细胞

33、。柱细胞主要在离中心凹较远的视网膜上， 而锥细胞则在中心凹处最多。 第二层叫双节细胞， 约有 10 到数百个视细胞通过双节细胞与一个神经节细胞相联系，负责联络作用。第三层叫节细 胞层，专管传导。视信息在视网膜上形成视觉神经冲动， 沿视路将视信息传递到视中枢形成视觉， 这样在 我们的头脑中建立起图像。视网膜是一层透明薄膜， 因脉络膜和色素上皮细胞的关系， 使眼底呈均匀的橘红色。 后 界位于视乳头周围，前界位于锯齿缘，其外面紧邻脉络膜，内面紧贴玻璃体。组织学上视网膜分为 10 层，由外向内分别为：色素上皮层，视锥、视杆细胞层，外界 膜，外颗粒层，外丛状层，内颗粒层，内丛状层，神经节细胞层，神经纤维

34、层，内界膜。视网膜后极部有一直径约 2mm 的浅漏斗状小凹陷区，称为黄斑，这是由于该区含有丰 富的叶黄素而得名。 其中央有一小凹为黄斑中心凹， 黄斑区无血管， 但因色素上皮细胞中含 有较多色素，因此在检眼镜下颜色较暗， 中心凹处可见反光点，称为中心凹反射， 它是视网 膜上视觉最敏锐的部位。视网膜是一层菲薄的但又非常复杂的结构， 它贴于眼球的后壁部， 传递来自视网膜感受 器冲动的神经纤维跨越视网膜表面， 经由视神经到达出口。 视网膜的分辨力是不均匀的， 在 黄斑区，其分辨能力最强。从光学观点出发，视网膜是眼光学系统的成像屏幕，它是一凹形的球面。视网膜的凹 形弯曲由两个优点： （ 1）眼光学系统形

35、成的像有凹形弯曲， 所以弯曲的视网膜作为像屏具有 适应的效果， （ 2）弯曲的视网膜具有更广宽的视野。视网膜，又称为外周脑， 从起源来说与大脑相同， 是与外界有直接联系的部分。从组织上来 讲，包括十层细胞，它们构成了一个复杂的细胞网络，具有初步的信息处理功能。图6-2-3是视网膜的简化图。 感受器细胞（感光细胞，receptor cell, RC）将光量子能量转换成电信号， 具体地说就是光刺激变成感受器细胞的膜电位超极化， （光致超极化效应） ，经化学突触将信 号传到双极细胞， 双极细胞进而又将信号处理后经化学突触传递到神经节细胞，神经节细胞是唯一的能将视网膜处理后的视觉信息编码为神经冲动传输

36、到脑的细胞。介于感光细胞和双极细胞之间有一水平细胞层， 从光感受器接收信息， 并反馈输出到光感受器， 同时也输出到 双极细胞， 在这三种细胞间形成了复杂的突触联系网络层，作为外网状层。内网状层， 双极细胞无足细胞层神经节细胞层。 网间细胞接受无足细胞的输入， 逆行投射到外网状 层的水平细胞形成突触， 偶尔也与双极细胞形成突触， 在内网状层与外网状层之间形成了一 条离心反馈通路。感受器细胞包括外段（outer segment,OS）（形状有的呈杆状，有的呈锥状）和内段（ inner segment, IS） ,中间为一个细的连接颈。 外段充满了由膜围成扁囊状结构， 在膜上镶嵌有数以 百万计的视色

37、素（ visiual pigment, VP ），由视蛋白和视黄醛构成，两者的差异在于视蛋白的 不同。感受器细胞分类两类：视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞（ core,C ） ： 6.5 百万 /单眼，光敏感度低，强光刺激才能引起兴奋，但具有分辨颜色的能力。中央凹，仅视锥细胞，密度最高，约150000个/mm2。中央凹的结构特点均为特高的视锐度创造了条件， 它是灵长类视网膜适应高视锐度的需要而分化的结果。 视觉最敏感。 鸽子只有视锥细胞。3种视锥细胞，包含不同的视紫蓝质分子，绿视锥细胞450675nm,红-蓝。530nm，绿光。蓝视锥细胞，455nm（蓝光）；红视锥细胞，625nm（橙色光）。视杆

38、细胞 （rod, R） ：1.25亿/单眼，视紫红质，对弱光敏感，一个光量子可引起一个细胞兴奋，5 个光量子就可使人眼感觉到一个闪光，不能分辨颜色。猫头鹰只有视杆细胞。光照， 视紫红质中的顺式视黄醛变构成全反式视黄醛，视蛋白与之分离， 视黄醛在酶作用下还原成Va,在暗处，在酶作用下由全反式生成顺式。构象变化激活了转导蛋白（T） 一个光量子所激活的视紫红质分子能与约 500 个转蛋白的分子相互作用， 使信号放大， 转导蛋白转 而激活磷酸二酯酶（PDE）, PDE又使cGMP降解为非活性的 GMP，个PDE分子每秒钟 可使2000个cGMP分子分解，cGMP含量的下降，造成了 Na+不能再流入细胞

39、内，于是此 细胞电位变得更负， 超极化的视杆细胞不再继续释放神经递质， 递质释放量下降， 无论刺激 多强，只能给出分级的超极化电位，不产生动作电位（无冲动神经元），经过这一系列级联反应，一个光量子信号放大了约 1 亿倍。双极细胞 （bipolar cell, BC） ：只能给出分级电位， 不产生动作电位。 明显的呈现中心和周边同 心圆拮抗方式。 对感受野中心的光刺激呈去极化， 给光中心双极细胞； 对中心光照呈超 极化反应，超极化或撤光中心双极细胞。色拮抗双极细胞 单拮抗细胞：感受野中心对红光最敏感，周边区对绿光最敏感。 （心理学）时间色对比现象 的神经基础，在注视红色一段时间后，突然观看一张白

40、纸，会感到绿色出现的现象，反之亦 然。双拮抗细胞， 中心区和周边区刺激波长改变时， 反应的极性也会翻转， 同时色对比现象， 当一灰色区域被一红色区域包围时，灰色区域呈现出绿色，反之亦然。神经节细胞 （ganglion cell, GC） ：同心圆拮抗式感受野（视系统中的单细胞活动，若受一定的 时间和空间构型的光刺激， 视网膜某区域而调制时， 该区域就称为该细胞的感受野） 同心圆 拮抗形式， 即感受野一般是由中心的兴奋区和周边抑制区所组成的同心圆结构，在功能上是相互拮抗的给光区域：给光时， GC 单细胞发放频率升高；撤光区域：撤光时， GC 单细胞 发放频率升高；on-off :给光、撤光均升高

41、。1965年，Rodieck关于同心圆拮抗式感受野的 数学模型高斯分布的性质，高斯差模型。 （ difference of two Gaussians） 。神经节细胞的同 心圆拮抗式感受野可以解释心理学中著名的马赫带（Mach band）现象，马赫是19世纪奥地利著名的物理学家: 在观察一个亮度渐变的边缘时， 发现主观感觉在亮的一端呈现一个特别亮 的亮带，在暗的一端呈现一个特别暗的暗带。感受器细胞的总数是视网膜节细胞的 1 00倍，外膝体神经元则与神经节细胞数目几乎相等， 视皮层 17区第 4层的细胞数几乎为外膝体细胞数的 40倍。所以在 17区的第 4层，即视皮 层的信息入口处存在很大的信息

42、处理容量， 从而为视皮层内第一级的精细信息加工创造了条 件。10 层12视细胞层视细胞层：包括视杆细胞(rod cells)和视锥细胞(cone cells),具有感光能力，又称光感 受细胞。每个视细胞可分为外段、内段、胞体与终足四部分。外段及内段相当于树突，胞体 为含核的膨大部分， 终足相当于轴突。视杆细胞的外段与内段呈细杆状，称视杆；视锥细胞为圆锥状，称视锥。它们是感光的特殊结构。外段为视细胞的感光部分。电镜下观察，外段 是由细胞膜内陷折叠而成的片层(或圆盘)结构，为一种脂类双分子膜，其中镶嵌有特殊的感光色素。内段稍粗，含大量线粒体，密集成团，为椭圆体，是产能装置。内段和外段之间 有一连续

43、膜，其中约含9对小纤毛伸入外段，起传递兴奋和传递物质的作用。所有夜间生活 的动物，如鼠、鸮等，其视网膜均以视杆细胞为主，而白昼活动的动物，如鸡，则几乎全为 视锥毛细胞。人眼视网膜在中央凹则只有视锥细胞而无视杆细胞。在神经元联系上，此处一个视锥细胞仅与一个双极细胞联系，而后者又只和一个神经节细胞相接，形成了视锥细胞到大脑视区的专线，这种联系与中央凹具有高分辨力的机能是相适应的。在中央凹以外的视网膜上，可见越到边缘处视杆细胞逐渐增多，视锥细胞则越为稀少。 此处许多视杆细胞或视锥细胞可与一个双极细胞相连，而若干双极细胞又仅与一个神经节细胞相接触。有时，一个神经节细胞可与约250个感光细胞间接联系，形

44、成兴奋汇合的回路。人的视网膜内约含有 600 800万个视锥细胞和12000万个视杆细胞，而神经节细胞只约有100万个，足以证明这后一种聚合式联系更为广泛存在。结合纤毛T圭m 捕圆体4外4段 结合纤毛 椭圆体孩终足燼粒体ml终足图3视锥细胞，视杆细腕电宇显徽镜结构僭式图f蛭)1.2.视杆细胞3.4.5.视锥细胞345678910视网膜的信息传递2视网膜的感光机制3视觉通路视觉传导通路（视区 ）。（双极细胞）7第二级神经元（节 7视束7第三级神经元（外侧膝视觉传导通路 由 3 级神经元组成。第 l 级神经元为视网膜的双极细胞，其周围支与形成视觉感受器的视锥 细胞和视杆细胞形成突触，中枢支与节细胞

45、形成突触。第 2 级神经元是节细胞，其轴突在视神经盘 （乳头 ） 处集合向后穿巩膜形成视神经。视神经向后经视神经管入颅腔，形成视交叉后，延为视束。在视交叉中， 只有一部分纤维交叉，即来自两眼视网膜鼻侧半的纤维交叉，走在对侧视束中；颞侧半的不交叉，走在同 侧视束中。因此，左侧视束含有来自两眼视网膜左侧半的纤维，右侧视束含有来自两眼视网膜右侧半的纤 维。视束行向后外，绕大脑脚，多数纤维止于外侧膝状体。第 3 级神经元的胞体在外侧膝状体内，它们发 出的轴突组成视辐射，经内囊后肢，终止于大脑距状沟周围的枕叶皮质 视觉传导途径： 感受器（视杆和视锥细胞） 7第一级神经元 细胞） 7视神经 7视交叉（鼻侧

46、半纤维交叉，颞侧不交叉）状体）7视辐射 7内囊枕部 7枕叶视区。 视束中的纤维有部分经上丘臂进入上丘和顶盖前区 7组成顶盖脊髓束 7参与视、听觉反射。外侧膝状体的功能每侧的外侧膝状体是由 6 个核层组成的。第 2、3 及 5 层（由表面向内算 ）接受同侧视网膜 靠颞侧部分的信号，而第 1、4 及 6 层接受对侧眼靠鼻侧视网膜的信号。外侧膝状体的所有各层都通过膝距束将视觉信息转送到脑。来自两眼成对的层次可能在视觉融合中起重要作用，因为两眼视网膜相应部位相联的神经 元，在相邻的层里几乎是彼此重叠的。另外， 稍加想像， 就可以看出相邻各层之间的相互作 用可能是产生立体视觉的深度感机制的一部分。 因为这种深度感要靠两眼视影像的对比， 以 及判断它们的微细差别，这在第 39 章已讨论过。从外侧膝状体的转换神经元记录下来的信号， 几乎和从视网膜神经节细胞记录的一样。 少数 神经元传递亮度信号， 而大多数只传递描绘视觉影像对比边缘的信号， 还有许多神经元特别 对经过视觉景像中运动的物体起反应。 但是， 膝状体神经元中的信号和神经节细胞的信号不 同，