查看“讨论:脊椎动物的视觉”的源代码
←
讨论:脊椎动物的视觉
跳转到导航
跳转到搜索
因为以下原因,您没有权限编辑该页面:
您请求的操作仅限属于该用户组的用户执行:
用户
您可以查看和复制此页面的源代码。
== 总论 == * 脊椎动物的视觉感受器官主要是眼。 * 低等脊椎动物的松果腺(Pineal Gland)有感光功能。 * 大多数脊椎动物的感光范围为380~760 nm,称为可见光。 * 各类脊椎动物都有可见紫外光的物种。 * 部分蝙蝠、蟒蛇、颊窝毒蛇可见红外光,但不是用眼。 ** 执行这一功能的器官进化上不同源。 ** 红外线被认为有探测猎物和捕食者、调节体温的功能。 == 眼的解剖学 == [[File:76.png|thumb|220x220px|图1:人的面部骨骼]] [[File:77.PNG|thumb|220x220px|图2:右眼眶的骨骼(注意蝶骨大翼和小翼不相连)]] [[File:78.PNG|thumb|220x220px|图3:右眼眶的骨骼(注意蝶骨大翼和小翼不相连)]] [[File:91.png|thumb|220x220px|图4:眼眶骨骼的位置关系]] [[File:80.PNG|thumb|220x220px|图5:眼眶内的组织]] [[File:79.png|thumb|220x220px|图6:眼球的外部的解剖结构]] [[File:81.PNG|thumb|220x220px|图7:眼眶内的肌肉]] [[File:82.PNG|thumb|293x293px|图8:眼眶内的肌肉]] [[File:83.png|thumb|220x220px|图9:眼睑的结构]] [[File:84.PNG|thumb|250x250px|图10:结膜的细分]] [[File:85.png|thumb|220x220px|图11:眼眶的面部结构]] [[File:87.png|thumb|275x275px|图12:眼球的结构]] [[File:88.png|thumb|242x242px|图13:眼球的结构]] [[File:89.png|thumb|246x246px|图14:眼球前房和后房的结构]] [[File:90.png|thumb|220x220px|图15:睫状体区的结构]] [[File:98.png|thumb|220x220px|图16:睫状肌的结构]] [[File:92.png|thumb|220x220px|图17:眼底的结构]] [[File:93.png|thumb|275x275px|图18:检眼镜中的眼底]] [[File:94.png|thumb|220x220px|图19:视网膜的组织学结构]] [[File:95.png|thumb|220x220px|图20:视网膜的神经细胞的组织学结构]] [[File:96.png|thumb|220x220px|图21:锥细胞和杆细胞的结构]] [[File:120.png|thumb|220x220px|图22:视神经头的结构]] [[File:125.png|thumb|220x220px|图23:泪器的结构]] [[File:127.PNG|thumb|220x220px|图24:泪腺分泌的基本单位]] 本节以人眼为例,解释眼的解剖结构。 * 眼由眼球(Eyeball)和视神经(Optic Nerve)组成。 * 眼球嵌在面部的眼眶(Orbit)里。 * 眼眶的形状为四棱锥,椎尖朝内。 * 眼眶骨骼(Bony Orbit)的结构:(图1、2、3、4) ** 最顶上的骨骼为额骨(Frontal Bone)。 ** 额骨的眼眶边缘处为眶上缘(Supra-orbital Margin)。 ** 眶上缘靠近鼻子一侧有眶上切迹(Supra-orbital Notch)。 ** 眶上切迹下方有滑车凹(Trochlear Fovea)或滑车棘(Trochlear Spine)。 ** 滑车凹下方与筛骨交界处有前筛孔和后筛孔(Anterior/Posterior Ethmoidal Foramina)。 ** 与额骨相接的骨骼从右往左(图中从左往右)依次为:颧骨(Zygomatic Bone)、蝶骨(Sphenoid Bone)、筛骨(Ethmoid Bone)、泪骨(Lacrimal Bone)、上颌骨(Maxilla Bone)、鼻骨(Nasal Bone)。 ** 颧骨在眼眶外有颧面孔(Zygomaticofacial Foramen)。 ** 蝶骨分为四翼(Wings),每个眼眶有一个大翼和一个小翼(Greater/Lesser Wing of Sphenoid)。 ** 大翼和小翼之间是眶上裂(Superior Orbital Fissure)。 ** 大翼顶部有泪腺窝(Fossa for Lacrimal Gland)。 ** 小翼上有视神经管(Optic Canal)。 ** 视神经管的两侧是蝶骨体(Body of Sphenoid Bone)。 ** 蝶骨与上颌骨之间是眶下裂(Inferior Orbital Fissure)。 ** 筛骨和上颌骨之间有一小部分颚骨(Palatine Bone)。 ** 泪骨上有泪囊窝(Fossa for Lacrimal Sac)。 ** 上颌骨靠近眶下裂处有眶下沟(Infra-orbital Groove)。 ** 上颌骨在眼眶外有眶下孔(Infra-orbital Foramen)。 ** 眶下沟与眶下孔之间有一条小沟(Suture Closing Canal)。 ** 额骨(主要)和蝶骨小翼构成眼眶上壁(Superior Wall)。 ** 筛骨眶板(主要)和上颌骨、泪骨、蝶骨构成眼眶内侧壁(Medial Wall)。 ** 上颌骨(主要)和颧骨、颚骨构成眼眶下壁(Inferior Wall)。 ** 颧骨额突(主要)和蝶骨大翼构成眼眶外侧壁(Lateral Wall)。 ** 眶尖(Apex)在蝶骨小翼的视神经管处。 ** 两个眼眶的内侧壁几乎平行,外侧壁几乎垂直。 * 眼眶内的组织的结构:(图5、6、7、8、9、10、11) **眶隔(Orbital Septum)直接附着在眼眶骨骼上。 **眶隔在眼眶的脊部与骨膜(Periosteum)相连。 **眶隔的外面是眼轮匝肌(Orbicularis Oculi)。 **眼睑处,眼轮匝肌的里面是睑板(Superior/Inferior Tarsus)。 **睑板内有睑板腺(Tarsal Gland或Meibomian Gland)。 **睑板腺分泌液包含脂质(主要)和蛋白质(次要),浮在泪液表面,防止泪液流出。 **眼睑内有睑结膜(Palpebral Conjunctiva),眼球表面有球结膜(Bulbar Conjunctiva),它们相连的地方称为结膜上穹和结膜下穹(Superior/Inferior Conjunctival Fornix)。 **睑结膜上有结膜隐窝(Conjunctival Crypt of Henle),结膜隐窝之间有结膜淋巴滤泡(Conjunctival Lymphoid Follicle)。 **睑结膜有杯状细胞(Goblet Cells),分泌粘液(Mucus),沉在泪液底部。 **眼睑底部有睫毛(Eyelashes或Cilia)。 **睫毛基部有脂肪腺(Gland of Zeis)和汗腺(Gland of Moll),它们易堵塞,引起麦粒肿(Stye或Hordeolum)。 **上下眼睑相连的地方称为内眦和外眦(Medial/Lateral Canthus)。 **眼睑靠近内眦处有泪乳突(Lacrimal Papilla)和泪点(Lacrimal Punctum)。 **内眦处有泪湖(Lacrimal Lake)、泪阜(Lacrimal Caruncle)、半月襞(Plica Semilunaris)。 **上下眼睑之间称为睑裂(Palpebral Fissure)。 **眼眶骨骼下方,眶隔内有上睑提肌(Levator Palpebrae Superioris)。 **上睑提肌的下方有上直肌(Superior Rectus)。 **上直肌的下方有上斜肌(Superior Oblique)。 **上斜肌的肌腱穿过滑车凹上的滑车(Trochlea)。 **神经管外由内向外依次包有软脑膜(Pia Mater)、蛛网膜下腔(Subarachnoid Space)、蛛网膜(Arachnoid)、硬脑膜(Dura Mater)。 **神经管内侧有内直肌(Medial Rectus),外侧有外直肌(Lateral Rectus)。 **眼眶下方,与上直肌和上斜肌对称处,有下直肌(Inferior Rectus)和下斜肌(Inferior Oblique)。 **下斜肌不穿过滑车。 **上述7块肌肉(上睑提肌、上下内外直肌、上下斜肌),除下斜肌外,肌腱在眶尖处汇合,称为总腱环(Common Tendinous Ring或Annulus of Zinn)。 **上睑提肌和上斜肌的肌腱不起源于总腱环。 **外直肌由展神经(Abducent Nerve)控制,上斜肌由滑车神经(Trochlear Nerve)控制,上直肌和上睑提肌由动眼神经(Ocularmotor Nerve)的上支(Superior Division)控制,其余肌肉由动眼神经的下支(Inferior Division)控制。 **眼眶内还有三块平滑肌:上睑板肌、下睑板肌(Superior/Inferior Tarsal Muscle)、眶肌(Orbitalis),都由交感神经控制。 *眼球的结构:(图12、13、14、15、16、17、18、19、20、21) **眼球的形状由一个大球和一个小球组成。 **成人眼球直径约为25 mm。 **眼球有三层膜: ***外膜(纤维膜,Fibrous Layer)包括巩膜(Sclera)和眼角膜(Cornea)。 ***中膜(血管膜、葡萄膜或色素膜,Vascular Layer或Uvea)包括脉络膜(Choroid)、睫状体(Ciliary Body)、虹膜(Iris)。 ***内膜(Inner Layer)包括视网膜,分为视觉和非视觉部分。 **巩膜、视神经管、上下直肌围成的三角形边缘有筋膜鞘(Fascial Sheath或Tenon's Capsule)保护。 **纤维膜维持眼球的形状和硬度。 ***巩膜覆盖眼球的后5/6。 ***巩膜为眼球周围的肌肉提供附着点。 ***从面部看,眼球的白色部分即为巩膜前部。 ***眼角膜覆盖眼球的前1/6。 ***巩膜和眼角膜的主要区别是胶原蛋白排列和含水量不同。 ***巩膜不透明,眼角膜透明。 ***巩膜含少量血管,眼角膜完全无血管。 ***眼角膜的营养由周围组织的毛细血管网、泪液(Lacrimal Fluid)、眼房水(见下文)提供。 ***眼角膜与巩膜交界处(角膜缘,Corneal Limbus)有灰色透明圆圈,含大量毛细血管,为眼角膜提供营养。 ***泪液可为眼角膜提供氧气。 ***眼角膜对触碰高度敏感,神经由眼神经(Ophthalmic Nerve)提供。 **血管膜为纤维膜和内膜提供营养。 ***脉络膜覆盖几乎整个巩膜。 ***脉络膜富含色素和毛细血管,是全身毛细血管最密集部位。 ***脉络膜内,较粗的血管靠近巩膜,较细的血管靠近视网膜。 ***脉络膜强烈反射红光,拍照时会引起“红眼”现象。 ***脉络膜与巩膜结合不紧密,与视网膜结合紧密。 ***脉络膜与巩膜之间的空间称为脉络膜周间隙(Perichoroidal Space)。 ***眼角膜-巩膜交界处的后方,从脉络膜上延伸出睫状体。 ***睫状体由睫状肌(Ciliary Muscle)、睫状突(Ciliary Muscle)构成,睫状突上有部分视网膜。 ***睫状体有血管。 ***睫状肌是平滑肌,由经向纤维(Meridional Fiber)、辐射纤维(Radial Fiber)、环向纤维(Circular Fiber)组成,由副交感神经控制。 ***从睫状突表面的视网膜延伸出悬韧带(Zonular Fiber或Suspensory Ligament of Lens),固定晶状体(Lens)。 ***悬韧带在睫状突上固着的部位是睫状环(Orbiculus Ciliaris)。 ***晶状体内的液体有黏性,富含蛋白质。 ***晶状体的膜由胶原蛋白、糖胺聚糖、糖蛋白组成。 ***从睫状体靠近眼角膜处延伸出虹膜。 ***虹膜控制瞳孔(Pupil)的大小,从而控制进入眼球的光的大小。 ***虹膜有瞳孔括约肌(Sphincter Pupillae)和瞳孔开大肌(Dilator Pupillae),分别由副交感神经和交感神经控制。 ***瞳孔开大肌反应很快,瞳孔括约肌反应很慢,即瞳孔很容易变大,很难变小。 ***睫状体的上皮细胞分泌眼房水(Aqueous Humor),充满眼球前房和后房。 ***眼房水主要含水、电解质、氨基酸、抗坏血酸、谷胱甘肽、免疫球蛋白,但蛋白质很少。 ***眼房水除提供营养外,还维持眼内压、抵抗病原体。 **内膜即视网膜,是行使感光功能的部分。 ***视网膜分为视觉部分(Optic Part)和非视觉部分(Non-visual Part)。 ***非视觉部分覆盖睫状体和虹膜的后表面,分别称为睫状部(Ciliary Part)和虹膜部(Iridial Part)。 ***视觉部分覆盖脉络膜的靠后部分。 ***视觉部分和非视觉部分的边界是锯状缘(Ora Serrata)。 ***视觉部分由神经层(Neural Layer)和色素层(Pigmented Layer)组成。 ***感光细胞位于神经层的靠外部。 ***非视觉部分无神经层,有色素层和一层支持细胞。 ***视网膜的后部,光线聚焦的地方称为眼底(Ocular Fundus)。 ***眼底正对着瞳孔的部位,有黄斑(Macula Lutea),黄斑的中心有黄斑中心凹(Fovea Centralis)。 ***用无红色的光线照射黄斑,可看到黄斑呈黄色。 ***黄斑中心凹是感光最敏锐的部位,黄斑较次。 ***黄斑中心凹的中心(Foveola)处的脉络膜无毛细血管网。 ***黄斑向内侧23°处,有视神经盘(视神经乳头,Optic Disc或Optic Papilla)。 ***视神经盘是视网膜的神经细胞向视神经传递信号的区域。 ***视神经盘部位无感光细胞,形成盲点(Blind Spot)。 ***视神经盘实际是视神经头(Optic Nerve Head)结构在眼球的表面部分。 ***视网膜的感光细胞由脉络膜提供营养,其它细胞由来自视神经盘的视网膜中央动脉(Central Retinal Artery)提供营养。 **视网膜的组织学结构: ***色素层是一层上皮细胞,最靠近脉络膜,富含黑色素(Melanin)、维生素A。 ***神经层的细胞按功能可分为四类: ***#光感受神经细胞(杆细胞(Rods)和锥细胞(Cones))。 ***#用于传导的神经细胞(两极细胞(Bipolar Cells)和节细胞(Ganglion Cells))。 ***#用于联系神经元的神经细胞(水平细胞(Horizontal Cells)、无轴突细胞(Amacrine Cells)、丛间细胞(Interplexiform Cells))。 ***#神经胶质细胞(牟勒氏细胞(Müller's Cells)、星状细胞(Astrocyte)、微胶质细胞(Microglials))。 ***感光细胞、两极细胞、节细胞、水平细胞、无轴突细胞是神经层细胞的五大类。 ***神经层从外到内可分为9层: ***#杆锥细胞层(Layer of Rods and Cones):包含杆细胞和锥细胞的外节和内节(见下文)。 ***#外膜(Outer Limiting Membrane):由光感受细胞和牟勒氏细胞之间的黏着连接(Zonula Adherens)构成。 ***#外核层(Outer Nuclear Layer):包含杆细胞和锥细胞的细胞核部分。 ***#外丛层(Outer Plexiform Layer):包含杆细胞和锥细胞的轴突,和水平细胞、两极细胞的树突、轴突。 ***#内核层(Inner Nuclear Layer):包含水平细胞、两极细胞、部分无轴突细胞、牟勒氏细胞的细胞核部分。 ***#内丛层(Inner Plexiform Layer):包含两极细胞、无轴突细胞、节细胞的树突和轴突。 ***#节细胞层(Ganglion Cell Layer):包含节细胞的细胞核部分。 ***#神经纤维层(Never Fiber Layer):包含节细胞的轴突。 ***#内膜(Inner Limiting Membrane):由玻璃体分泌的胶原蛋白、蛋白聚糖组成,是牟勒氏细胞的基板。 ***感光细胞的特征: ****杆细胞较多,锥细胞较少。 ****越靠近视网膜边缘,感光细胞越大,分布越松散。 ****锥细胞和杆细胞由外节(Outer Segment)、内节(Inner Segment)、细胞核(Nucleus)、突触体(Synaptic Body)组成。 ****外节富含感光物质,是跨膜蛋白。 *****杆细胞的感光物质是视紫红质(Rhodopsin)。 ******视紫红质由暗视蛋白(Scoptosin)和视黄醛(Retinal)共价结合组成。 ******视紫红质的吸收峰在498 nm。 *****锥细胞的感光物质是三种感光蛋白之一。 ******感光蛋白由三种光视蛋白(Photopsins)之一和视黄醛共价结合组成。 ******每个锥细胞中只有一种光视蛋白。 ******感光蛋白的吸收峰在:蓝色(420 nm)、绿色(534 nm)、红色(563 nm)。 ******蓝色感光蛋白最少,红色感光蛋白最多。 *****暗视蛋白和光视蛋白统称为视蛋白(Opsins)。 *****视黄醛结合在赖氨酸残基上。 *****感光物质的质量占外节质量的40%。 ****外节有细胞膜的内褶。 *****内褶的层数约为1000。 *****杆细胞的内褶与细胞膜分离,成为“游离的囊泡”。 *****锥细胞的内褶不与细胞膜分离。 ****内节靠外侧部分富含线粒体,靠内侧部分有内质网。 ****外节和内节通过纤毛(Cilium)相连,纤毛处有中心体。 ****锥细胞的细胞核比杆细胞的: ****#较大,较椭圆; ****#更靠外侧; ****#含异染色质较少,染色较浅。 ****锥细胞的细胞核只占一层,常穿过外膜;杆细胞的细胞核占多层。 ***水平细胞的特征: ****水平细胞是抑制性中间神经元。 ****水平细胞有三种形态(HI、HII、HIII)。 ****HI和HIII的树突在锥细胞上,轴突在杆细胞上。 ****HII的树突和轴突都在锥细胞上。 ****水平细胞的轴突也可与两极细胞的树突相连。 ***两极细胞的特征: ****两极细胞有9种形态。 ****两极细胞的树突向外连接感光细胞、水平细胞、丛间细胞,轴突向内连接节细胞、无轴突细胞。 ****其中8种形态的树突只在锥细胞上,1种只在杆细胞上。 ****根据细胞被激活时去极化还是超极化,可将两极细胞分为ON型和OFF型两类。 ****杆细胞被激活时,与之相连的两极细胞总是去极化,属于ON型。 ****OFF型两极细胞靠外侧,ON型两极细胞靠内侧。 ****与杆细胞相连的两极细胞不与节细胞相连,必须通过无轴突细胞中转。 ***无轴突细胞的特征: ****无轴突细胞的形态最丰富,可分为24类。 ****一般的无轴突细胞能和两极细胞、节细胞、其它无轴突细胞相连。 ****顾名思义,无轴突细胞没有明显的轴突。 ****无轴突细胞的细胞核既可在内核层靠内侧也可在节细胞层靠外侧。 ****丛间细胞是一小类无轴突细胞,从视网膜内侧向外侧反向传递信号。 ****丛间细胞是抑制性神经元。 ****丛间细胞能和感光细胞、两极细胞、水平细胞相连。 ***节细胞的特征: ****节细胞是视网膜的信号输出神经元。 ****节细胞有15种形态。 ****大部分节细胞可分为P、M、K三类。(猫的视网膜中依次称为X、Y、W三类) ****节细胞也可分为ON型和OFF型,见下文。 ****根据刺激存在时,轴突连续发射信号还是只在开始时发射信号,可将节细胞再分为延续型(Sustained)和瞬间型(Transient)。 ****M型节细胞最大,K型节细胞最小。 ****视网膜内的节细胞轴突没有髓鞘。 ****小部分节细胞有感光物质黑视素(Melanopsin),吸收峰在479 nm。 ****节细胞的轴突进入视神经管,称为视神经(Optic Nerve)。 ***神经胶质细胞的特征: ****牟勒氏细胞是最主要的神经胶质细胞。 ****牟勒氏细胞几乎填满神经层的全部胞外空间,体积占神经层的最大部分。 ****星状细胞只出现在神经纤维层和节细胞层。 ****微胶质细胞数量较少,出现在神经层的各个部位。 ***特殊区域视网膜结构的改变: ****视神经盘部位只有节细胞,无其它神经细胞。 ****视神经盘周围杆细胞最密集。 ****黄斑处,靠内的5层细胞尤其密集,但黄斑中心凹处几乎没有这5层细胞。 ****黄斑中央凹的中心几乎无杆细胞,锥细胞最密集,但无蓝色锥细胞;黄斑边缘有大量杆细胞。 ****锯状缘处,色素层过渡至睫状体的上皮细胞;神经层逐渐变薄消失。 **眼球的膜内部由玻璃体(Vitreous Body)填满。 **玻璃体内部,有从晶状体至视神经盘的玻璃体管(克洛凯氏管,Hyaloid Canal)。 **视神经头的组织学结构: ***视神经头分为三部分:板前部(Prelaminar)、板层部(Laminar)、板后部(Postlaminar)。 ***视神经盘在板前部。 ***板前部的结构: ****板前部的内膜特化(称为Limiting Membrane of Elschnig),由星状细胞组成。 ****视神经盘中心的内膜变厚(称为Central Meniscus of Kuhnt)。 ****节细胞的轴突集结成神经纤维,表面有星状细胞。 ****板前部的边缘有星状细胞组成的膜(Border Tissue of Jacoby),隔离视神经和视网膜。 ***板层部的结构: ****神经纤维穿过巩膜的区域称为筛板(Lamina Cribrosa)。 ****筛板主要由胶原纤维和弹性纤维组成。 ***板后部的结构: ****从板后部起,视神经轴突开始有髓鞘,变粗。 ****每支神经纤维分裂为300~400支,使内部的神经细胞离血管更近。 *泪器(Lacrimal Apparatus)的结构: **泪器由泪腺(Lacrimal Gland)、泪小管(Lacrimal Canaliculi)、鼻泪管(Nasolacrimal Duct)组成。 **泪腺的结构: ***泪腺位于上睑提肌的后侧方。 ***泪腺由靠外的眶部(Orbital Part)、靠内的睑部(Palpebral Part)组成。 ***眶部较大,呈杏仁形。睑部较小,分为2~3叶。 ***泪腺分泌的基本单位是葡萄状腺(Acinus)。 ***葡萄状腺外表面有肌上皮细胞(Myoepithelial Cell),属于上皮细胞但有收缩能力,收缩时促进分泌。 ***葡萄状腺内有疏松结缔组织和B淋巴细胞(包括浆细胞),主要分泌IgA蛋白。 ***葡萄状腺由副交感神经控制。 ***结膜或眼角膜受刺激时、情绪低落时,泪液分泌大量增加,称为流泪反射(Lacrimation Reflex)。 ***泪腺分泌的泪液主要含水、电解质、溶菌酶、乳铁传递蛋白(Lactoferrin)、免疫球蛋白(主要为IgA)、泪载脂蛋白(Tear Lipocalin,又名Tear-specific Pre-albumen)。 ***溶菌酶和乳铁传递蛋白都有杀菌功能。 ***泪腺分泌的泪液通过外分泌道(Excretory Ducts)流到眼球表面。 **泪小管的结构: ***泪小管收集眼球表面过多的泪液(包括睑板腺分泌液、粘液)。 ***泪乳突上的泪点是泪小管的开口。 ***两条泪小管汇合后流入鼻泪管的顶端泪囊(Lacrimal Sac)处。 **鼻泪管的结构: ***鼻泪管的顶端为泪囊,占据泪骨的泪囊窝。 ***鼻泪管在下鼻道(Inferior Meatus of the Nose)处开口。 ***鼻泪管的开口处(Ostium Lacrimalis)有粘液细胞卷曲组成的鼻泪管襞(Plica Lacrimalis或Hasner's Valve)。 == 眼的生理学 == [[File:97.PNG|thumb|220x220px|图25:光线从空气到视网膜需经过4次折射]] [[File:99.PNG|thumb|242x242px|图26:视紫红质被光激发后的变化]] [[File:Hsa04744.png|thumb|248x248px|图27:光射入杆细胞后的反应]] [[File:101.PNG|thumb|220x220px|图28:水平细胞的抑制作用]] [[File:102.png|thumb|225x225px|图29:ON型和OFF型、延续型和瞬间型两极细胞对感受域内不同刺激的反应]] [[File:121.png|thumb|220x220px|图30:从视神经到距状裂]] [[File:122.PNG|thumb|220x220px|图31:各类节细胞与丘核相连位置]] [[File:124.png|thumb|265x265px|图32:视觉通路]] [[File:100.PNG|thumb|220x220px|图33:眼球的运动]] [[File:123.png|thumb|220x220px|图34:视觉通路神经损伤的影响]] 本节以人眼为例,解释眼的生理学。 === 从光到感光细胞 === * 从外界射入的光线,经过多次折射聚焦在视网膜上成倒立缩小的像。 ** 眼球可视为一个凸透镜。 ** 从无限远处平行于凸透镜主轴射入的光线,最终都会经过凸透镜另一侧主轴上的一点,称为焦点(Focal Point)。 ** 焦点与凸透镜中心的距离称为焦距(Focal Distance)。 ** 焦距的倒数(无单位)称为该凸透镜的屈光度(Diopter)。 ** 正常情况下眼睛的屈光度约为59。 ** 光线从空气到视网膜需经过4次折射:空气→巩膜→眼房水→晶状体→玻璃体(视网膜)。(图22) ** 眼睛的屈光度主要由空气与巩膜的界面提供(占2/3),次要由晶状体两侧的界面提供(占1/3)。 * 正常情况下眼睛适应于看远处物体。 * 对于距离不同的点光源,眼睛用睫状肌调节晶状体的形状使光线聚焦在视网膜上。 * 睫状肌的三种纤维收缩都引起悬韧带张力减小,晶状体变圆,屈光度变大。 ** 经向纤维收缩时,悬韧带在睫状突上的附着点向靠近眼角膜的方向运动。 ** 环向纤维收缩时,睫状环直径减小,悬韧带也向靠近眼角膜运动。 * 与屈光调节有关的疾病: ** 晶状体自身屈光度过高时(或眼球过短时),形成近视(Myopia),用凹透镜调节。 ** 睫状肌不能收缩时(或眼球过长时),形成远视(Hyperopia),用凸透镜调节。(完全不能收缩称为Presbyopia。) ** 眼角膜某部位曲率太大时,在两个互相垂直的平面内振动的光线的聚焦点不同,形成散光(Astigmatism)。 * 光线在眼角膜上聚焦时,首先穿过大量不感光的神经细胞,然后到达杆细胞和锥细胞,最后被色素层吸收。 * 白化病人的色素层缺乏黑色素,光线在色素层被反射,先天视力较弱。 * 杆细胞成黑白信号,锥细胞成色彩信号,杆细胞对光较敏感(对单个光子也有反应),但锥细胞内有关化学反应较快。 * 光射入杆细胞和锥细胞后的反应:(以杆细胞为例,见图27) ** 视紫红质被光激发后,构象变化:视紫红质→Photorhodopsin→深紫红质(Bathorhodopsin)→光紫红质(Lumirhodopsin)→变紫红质I(Metarhodopsin I)→变紫红质II(Metarhodopsin II)。 ** 上述过程中,视黄醛变为全反式视黄醛(all-trans Retinal)。 ** 变紫红质II被称为激活的视紫红质。 ** 变紫红质II降低杆细胞外节的细胞膜对钠离子的通透性,引起杆细胞超极化。 *** 杆细胞外节有cGMP控制的钠离子通道。 *** 视紫红质未被激活时,细胞内cGMP较高,钠离子通道开放,外节部分电位处于-40 mV左右。 *** 变紫红质II激活G蛋白传导素(Transducin)。 *** 激活的转导素分解为Tα-GTP和Tβγ。 *** Tα-GTP与cGMP磷酸二酯酶(cGMP Phosphodiesterase)结合,激活它。 *** cGMP磷酸二酯酶将cGMP水解为5'-GMP。 *** cGMP下降,钠离子通道关闭,强光下外节部分电位下降至-70 mV左右。 *** 外节部位电位下降值与光照强度的对数约成正比。 ** Tα-GTP具有GTP水解酶活性,水解GTP,与cGMP磷酸二酯酶分离,与Tβγ重新结合为转导素。 ** 视紫红质激酶(Rhodopsin Kinase)磷酸化变紫红质II,抑制其活性。 ** 鸟苷酸环化酶通过GTP生成cGMP,钠离子通道重新开放,杆细胞重新去极化,反应终止。 ** 钙离子提高视紫红质的活性。 *** 钙离子通过cGMP控制的通道进入细胞,通过钠钙交换体离开细胞。 *** 视紫红质被激活时,cGMP下降,钙离子迅速下降,视紫红质被抑制。 *** 上述机制加快了视紫红质引起的反应的终止速度。 ** (磷酸)变紫红质II慢慢分解为暗视蛋白和全反式视黄醛。 * 全反式视黄醛的去路: ** 一部分全反式视黄醛直接通过视黄醛异构酶变为11-顺视黄醛。 ** 11-顺视黄醛立即与暗视蛋白和光视蛋白组成 ** 另一部分全反式视黄醛(通过多种酶)变为全反式视黄醇(all-trans Retinol),即维生素A。 ** 杆细胞、锥细胞、色素层上皮细胞都有维生素A储备。 ** 全反式视黄醇先变为棕榈酸视黄酯(Retinyl Palmitate),再变为11-顺视黄醇(11-cis Retinol),最后变为11-顺视黄醛。 === 从感光细胞到节细胞 === * 杆细胞的基本神经通路:杆细胞→两极细胞→无轴突细胞→节细胞。 * 锥细胞的基本神经通路:感光细胞→两极细胞→节细胞。(也可经无轴突细胞中转) * 视紫红质未被激活时,感光细胞的轴突分泌谷氨酸,抑制两极细胞。 * 视紫红质被激活时,感光细胞超极化,谷氨酸分泌被抑制,两极细胞被激活。 * 其它神经细胞的神经递质尚不确定。 * 除节细胞和部分无轴突细胞外的神经细胞通过电传导(Electrotonic Conduction)传递信号,不经过动作电位。 * 电传导的特征: ** 突触的结构与一般突触不同,称为缎带突触(Ribbon Synapse)。 ** 细胞轴突部位的电位与树突部位的电位几乎一致。 ** 电位变化与信号强度成正比,而不是全或无。 * 被激活的感光细胞周围的一圈感光细胞敏感度不变,再周围一圈的感光细胞被水平细胞抑制,增强对比度。(图28) * 与一个节细胞相连的所有感光细胞覆盖的面积称为它的感受域(Receptive Field)。 * P型和M型节细胞的感受域模型: ** 感受域可分为中央部分(Center)和周围部分(Surround)。 ** 中间部分起刺激作用,周围部分起抑制作用。 ** ON型节细胞对周围黑暗,中央明亮敏感;OFF型节细胞对周围明亮,中央黑暗敏感。(图29) ** 节细胞被持续刺激时,停止发射信号,即节细胞只对运动的物体敏感。 ** 运动的物体的边缘处亮度变化最明显,因而节细胞对物体边缘最敏感。 ** 眼睛紧盯着物体时,眼球会自发小范围扫视(Saccade),使节细胞不会停止发射信号。 * K型节细胞的感受域模型: ** 节细胞只与锥细胞相连。 ** 蓝色锥细胞刺激节细胞,红色和绿色锥细胞抑制节细胞。 * 无轴突细胞起对图像的初步分析功能。 === 从节细胞到视觉皮层 === * 视神经进入脑后,一半直接进入所在半球,一半通过视交叉(Optic Chiasm)进入另一半球。 ** 以平分黄斑和眼角膜的圆为分界线,靠外侧的节细胞称为颞部(Temporal)节细胞,靠内侧的称为鼻部(Nasal)节细胞。 ** 每一半球接受来自同侧(Ipsilateral)眼球的颞部节细胞和对侧(Contralateral)眼球的鼻部节细胞的信号。 ** 每一半球处理的图像都是对侧的视野。 * 进入每个半球的轴突与丘脑的外侧膝状体(Lateral Geniculate Nucleus of the Thalamus,下简称“丘核”)的神经元相连。 ** 灵长类动物的丘核由6层组成。 ** 各类节细胞与丘核相连位置见图31。 * 丘核的神经元伸出的轴突称为膝距纤维(Geniculocalcarine Fibers)。 * 膝距纤维通过视辐线(Optic Radiation)伸入大脑的枕叶内侧(Medial Occipital Lobe)的距状裂(Calcarine Fissure)。 * 距状裂处就是初级视觉皮层(Primary Visual Cortex)。 * 初级视觉皮层的四周都有次级视觉皮层(Secondary Visual Cortex),又名视联络区(Visual Association Area)。 * 从节细胞到次级视觉皮层,相邻神经细胞处理的感受域一般相近,此现象称为视网膜区域对应(Retinotopy)。 * 次级视觉皮层的两条通路: ** 腹侧(Ventral)通路指向颞下皮层(Inferotemporal Cortex),用于辨认物体。 ** 背侧(Dorsal)通路指向顶皮层(Parietal Cortex),再指向额皮层(Frontal Cortex),用于确定物体位置,控制眼球运动。 * 视觉信号的其它通路:(图32) *# 一部分视神经通过上丘(Superior Colliculus)到达丘脑枕(Pulvinar),再进入视觉皮层。 *# 一部分进入上丘的视神经指向脑桥的旁正中网状结构(Paramedian Pontine Reticular Formation),经过外展核(Abducens Nucleus)通过外展神经(Abducens Nerve)控制眼球快速运动。 *# 一部分视神经进入下丘脑的视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus of the Hypothalamus),参与生物钟调控。 *# 一部分视神经进入间脑的顶核(Pretectal Nuclei),参与瞳孔调节。 === 其它生理学 === * 视网膜的色素层能通过吞噬作用(Phagocytosis)更新感光细胞的外节细胞膜。 * 眼球对光亮的适应: ** 感光细胞接受强光时: *** 大部分感光物质分解为光蛋白和视黄醛。 *** 大部分游离的视黄醛变为维生素A。 *** 感光细胞对光的敏感度降低。 *** 瞳孔慢慢缩小。 *** 神经通路中的信号强度立刻减小。(是最快的适应反应) ** 感光细胞处于暗处时: *** 锥细胞首先形成感光蛋白,10分钟内对光敏感度提高100倍。 *** 杆细胞随后形成视紫红质,40分钟内对光敏感度提高25000倍。 *** 瞳孔迅速放大。 *** 黄斑中央凹几乎失明。(因为无杆细胞) * 眼球的运动见图33。 * 视觉通路神经损伤及其影响见图34。 == 其它脊椎动物的眼 == * 很多夜行脊椎动物的脉络膜有反光膜(Tapetum Lucidum),特征是黑暗处眼睛会发光。 * 鸟类、爬行类(蛇类除外)、鱼类的巩膜有巩膜小骨(Scleral Ossicles),用于保持巩膜形状。 * 水生脊椎动物的眼睛的屈光度主要由晶状体提供。 * 哺乳类: ** 大多数哺乳动物只有2种光视蛋白(蓝色和红色)。 ** 灵长目动物有3种光视蛋白。 * 鸟类: ** 鸟类的眼睛很大、很灵敏,鸵鸟的眼睛最大。 ** 企鹅是近视眼,因为它适合看清水中的食物。 ** 鸟类有第三个眼睑,称为瞬膜(Nictitating Membrane)。 ** 瞬膜的运动方向与正常的眼睑垂直。 ** 瞬膜的功能:清洁眼球表面、保持眼球湿润。 ** 鸟类的睫状突直接与晶状体相连。(无悬韧带) ** 部分鸟类的睫状肌是横纹肌。 ** 鸟类的睫状肌收缩时,挤压晶状体使之变圆。 ** 鸟类的睫状肌收缩时,眼角膜也会改变形状。 ** 鸟类的玻璃体内有梳膜(Pecten)。 * 爬行类:待编写 * 两栖类: ** 蝾螈、青蛙的眼睛较大,水生两栖动物眼睛较小。 ** 蚓螈、生活在洞穴中的蝾螈眼睛退化,退居皮肤以内。 ** 部分蚓螈的眼睛高度退化,退居骨骼以内。 * 鱼类:待编写 == 参考资料 == 《Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology》第12版,第49~51章 《Principles of Neural Science》第5版,第25~29章 《Clinically Oriented Anatomy》第7版,第7章 《Atlas of Human Anatomy》第6版,第1章 《Gray's Anatomy》第40版,第39~40章 《The Senses: A Comprehensive Reference》
返回
讨论:脊椎动物的视觉
。
导航菜单
个人工具
创建账号
登录
命名空间
页面
讨论
大陆简体
查看
阅读
查看源代码
查看历史
更多
搜索
导航
首页
最近更改
随机页面
MediaWiki帮助
工具
链入页面
相关更改
特殊页面
页面信息