第五章视觉系统
一、视觉系统的刺激：电磁波谱 (the Electromagnetic Spectrum)
知觉维度：色调、饱和度、亮度
物理维度：波长、相对纯度、强度
蛇：红外线蜜蜂、某些鱼虾：紫外线
鸟：圆锥细胞比人类多得多，可看到至少5种光谱带猴：视觉基本与人类相同
很多鸟类的视力相差悬殊，例如鸽子，可以分辨出数百万种不同的色彩，是地球上最擅长分辨色彩的动物。

二、视觉系统解剖结构
结膜 (conjunctiva)、巩膜 (sclera)、角膜 (cornea)、虹膜 (iris)、瞳孔 (pupil)、晶状体 (lens)、
睫状肌 (ciliary muscle)、玻璃体 (vitreous humour)、视网膜 (retina)
（一）眼睛：由眼球和眼附属结构构成。

眼球通常被分为折光系统和感光系统两部分。

眼的附属结构主要包括眼睑、结膜、泪器和眼球外肌，它们起支持、保护眼球，是眼球运动的作用。

1、眼球壁：包括外膜、中膜、内膜三层。

①外膜=纤维膜，位于眼球壁最外侧，支持和保护眼球壁及其内容物。

外膜前1/6为角膜（cornea），致密且透明，曲度大于眼球壁的其他部分，具有折光作用。

角膜内无血管，但分布有大量的感觉神经末梢，对痛和触摸极为敏感。

外膜后5/6为巩膜（sclera），呈乳白色，不透明，在视神经穿出的部位，巩膜包于视神经的周围，
形成神经鞘。

②中膜=血管膜：含丰富的血管丛和色素细胞。

由前向后分为虹膜、睫状体和脉络膜三部分。

a)虹膜是中膜最前面的部分，位于角膜和晶状体之间，为圆盘状薄膜。

虹膜中央有圆孔，称瞳孔.
虹膜的颜色：色素细胞中所含色素越多，虹膜的颜色就越深
色素细胞中的色素含量与皮肤颜色一致，并与种族的遗传有关
遗传方式：棕色基因；蓝色基因；绿色基因
异色症 (heterochromia) 虹膜的身份识别功能
b)睫状体位于巩膜和角膜移行部的内面，
内部有睫状肌，可以使晶状体曲度发生变化，以适应视远或近物。

c)脉络膜位于中膜的后2/3，是衬于巩膜内面的一层薄软的膜。

富含血管和色素,丰富的血液可供给和维持眼球的营养，
脉络膜和虹膜的色素共同形成了眼球内的暗箱，可避免光线在眼内散射，同时阻挡光线从瞳孔以外的眼球壁透入眼内而干扰视觉。

③内膜（视网膜）位于中膜内面，可分为内外两层。

外层为色素上皮；内层主要位于后2/3部分、具有感光功能的视部，厚约0.1—0.5mm。

视锥细胞（cone cell）、视杆细胞（rod cell）、双极细胞（bipolar cell）
④眼球的折光系统：由眼的内容物房水、晶状体、玻璃体以及眼球壁外膜的角膜组成，具有折光作用。

物体反射的光线经眼的折光系统进入眼球后在视网膜上成像。

a)角膜(最重要)：空气与角膜前表面的界面构成眼的折光系统中最重要的部分。

角膜混浊——角膜移植手术
b)房水：为无色透明的液体，充满于眼房内。

折光作用：营养角膜、晶状体；维持眼内压的作用。

青光眼：由于房水回流不畅或受阻，房水充滞在眼房中，使眼内压升高，造成的视力障碍。

c)晶状体（lens）：位于虹膜后方，玻璃体前方，呈双凸透镜状，具有弹性，不含血管神经。

通过调节曲度调整屈光能力，使物像聚焦于视网膜上。

白内障 (cataract)：晶状体浑浊手术治疗：超声乳化人工晶体植入术
d)玻璃体：为无色透明的胶状物质，充于晶状体和视网膜之间。

屈光作用：支撑视网膜的作用。

若玻璃体混浊，会造成不同程度的视力障碍，如飞蚊症。

⑤眼折光异常：
近视（myopia）：由于眼球的前后径过长，使来自远方物体的光线发散聚焦在视网膜前，导致物像模糊的现象。

远视（hyperopia）：由于眼球的前后径过短或眼的折光能力过弱，致使入眼的平行光线的主焦点落于视网膜之后，形成模糊的物像的现象。

散光（astigmia）：当折光面上某条或多条经线或纬线曲度异常（大多发生在角膜），通过角膜不同方位的光线在眼内不能同时聚焦而使物像变形或不清。

激光治疗近视：角膜切削手术： LASIK, LASEK, TK——改变屈光率
⑥视网膜 (Retina)：中央凹 (fovea)、视盘 (optic disc)（盲点）
盲点 (blind spot)：视部的后部有一白色圆形隆起，是视神经穿出的部位，称为视神经乳头，其中穿过视网膜中央动、静脉。

视神经乳头处无感光细胞，所以投射在此处的光线不能引起视觉冲动，在生理学上称为盲点。

（二）光感受器（视锥细胞、视杆细胞）
①三层膜结构：感光细胞层、双极细胞层、节细胞层
水平细胞 (horizontal cell)
无长突细胞 (amacrine cell)
②感光色素的分解
感光色素：视紫红质（视杆细胞）【视蛋白、视黄醛 (C20H28O)】
维生素A
③感受器电位变化
在所有感受器中，唯有光感受器在兴奋时产生超极化反应。

（三）眼与大脑的联系
视网膜——外侧膝状体——视皮层通路
①视觉信息的分析：视觉联合皮层的作用
②两条视觉通路：
背侧通路：（dorsal stream）：视觉皮层中一些区域相互连接形成的系统，参与空间位置知觉，
从纹状皮层开始，止于后顶叶皮层。

功能：为导向和朝向物体的熟练动作提供视觉信息。

腹侧通路（ventral stream）：视觉皮层中一些区域相互连接形成的系统，参与形状知觉，
从纹状皮层开始，止于下颞叶皮层。

功能：提供物体（或者是其他人）的大小、形状、颜色与纹理等视觉信息。

③色觉
动物研究：V4: 颜色恒常性 (color constancy) TEO
人类研究：全色盲 (achromatopsia) V8
三、视网膜对视觉信息的编码
（一）编码明暗
感受野(receptive field)：视野的一部分，呈现于某细胞感受野内的视觉刺激引起该细胞发放率的变化。

中央视野精确度远高于周围视野。

（二）编码颜色
①三种不同的视锥细胞：进化的产物
②托马斯·杨（1802）的三原色理论：证据：三种视锥细胞的发现
③色盲：红色盲(protanopia)：“第一色缺损”、
绿色盲(deuteranopia)：“第二色缺损”、
蓝色盲 (tritanopia)：“第三色缺损”
全色盲 (achromatopsia，ACHM)
四、视觉信息的分析：纹状皮层的作用
（一）视差 (retinal disparity)：——物体在双眼视网膜上成像的位置略有不同的事实。

深度知觉：单眼线索：透视、视网膜像的相对大小、头部运动时视网膜像的相对移动速度……
双眼线索：视差
先天 or 后天？视崖(visual cliff)实验
（二）面孔识别脸是视觉刺激中最重要的类别之一
①梭状回（fusiform gyrus）：理论认为我们专门识别脸的机制。

研究证据：
1、Yin(1969)识别脸要比识别其他物体要好得多；
2、当脸倒置呈现时，对脸的识别能力急剧下降，但对其他物体的识别不会出现这种情况；
3、Tanaka和Farah(1993)发现在识别出现在完整面孔背景中的面部特征比单独呈现的面部特征更准确。

②微表情识别;
高兴：人们高兴时的面部动作包括：嘴角翘起，面颊上抬起皱，眼睑收缩，眼睛尾部会形成“鱼尾纹”。

悲伤：面部特征包括眯眼，眉毛收紧，嘴角下拉，下巴抬起或收紧。

害怕：嘴巴和眼睛张开，眉毛上扬，鼻孔张大。

愤怒：眉毛下垂，前额紧皱，眼睑和嘴唇紧张。

厌恶：厌恶的表情包括嗤鼻，上嘴唇上抬，眉毛下垂，眯眼。

惊讶：下颚下垂，嘴唇和嘴巴放松，眼睛张大，眼睑和眉毛微抬。

轻蔑：轻蔑的著名特征就是嘴角一侧抬起，作讥笑或得意笑状。

先天：遗传研究后天：发展研究
③形状加工：动物研究：灵长类：形状和特殊物体的识别发生在下颞叶皮层。

五、视觉信息的分析：视觉联合皮层的作用
视觉失认症——视觉联合皮层受损
（一）统觉视觉失认症 (apperceptive visual agnosia) （高级视知觉缺失造成）
面孔失认症 (prosopagnosia)：梭状回面孔区 (fusiform face area，FFA)
面孔识别和面孔失认症的关系：患有面孔失认症的患者可以区分一张面孔的性别和种族，甚至能根据面孔来判
断一个人的年龄，尽管他/她不认识这张面孔。

ruce-Young 所提出来的面孔识别与直接视觉处理的双分离。

基于大量的行为实验和日常观察以及临床结果，于1986年提出来的认知模型。

运动知觉：动物研究：V5区（MT，MST）；人类研究：V5区（MT，MST）运动失认症 (akinetopsia) （二）联想视觉失认症 (associative visual agnosia)
视知觉与语言系统分离造成。