视觉
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(一)视觉刺激及其效应
人们获得的知识主要的是由光输入的,达可以从脑对客观现实接收的信息有85%是从眼睛输入的事实得到证明。光对人类有着非常重要的意义。
光以电磁波的形式和运动存在于空间。视觉的适宜刺激物是波长为760毫微米一400毫微米的光波。
物体的颜色是由它所反射的光波决定的,各种不同的波长,相应地引起不同的颜色感觉。例如,700毫微米波长作用于眼睛则引起红色感觉,590毫微米波长引起黄色感觉,570毫微米波长引起绿色感觉,440毫微米波长引起紫色的感觉等等。上述各种单色光可以用一个三棱镜的折射产生全部彩色的刺激,各种不同的波长的单色光混合作用于眼则产生白光。因此,不论是各种彩色光,或是白光的产生都是由各种不同波长的电磁波作用于人眼的结果。
由于对眼睛作用引起的感觉不同,可以把光刺激分成为两大类:无彩色,包括黑色、白色和所有不同程度的灰色;彩色,除了黑色、白色和灰色以外的一切颜色。
颜色有三种基本属性:明度、色调和饱和度。
明度是指作用于物体表面的光线反射系数。
色调是指某种颜色的性质和特点,也就是“什么颜色”的问题。
饱和度是指颜色色调的表现程度。
颜色的明度、色调和饱和度三者之间的关系,也可以用一个“色轴”简单地表示出来。
轴的中柱是白、次、黑的无彩色列,中柱四周是不同的色调。中柱的上下变化表现出明度的变化,越向上越接近白色,因而明度越大,越向下方越接近黑色,明度越小。中柱四周与中校的垂直距离表现出饱和度的变化,四周上的色调接近中柱,饱和度越小;在四周的椭圆上的色调都是可见光谱上的色调,部是饱和色调,因为在“色轴”上离中柱最远。明度不同,饱和度也不同,越是接近白或黑两端,色调饱和度越小,明度很强和很弱都不能使色调饱和,只有在“色轴”中间为中等明度,色调饱和度最大。
颜色混合及其规律
(二)视觉器官和视觉的产生
视觉器官
视觉器宫的外周感受器是人的眼睛。人眼的特点是神经纫脑高度发展,具有完善的光学系统以及各种使眼睛转动并调节光学装置的肌肉组织。
人眼的外形接近球形,称为眼球。眼球壁是包围眼球的一层组织,由巩膜、脉胳膜和网膜组成。
巩膜在眼球壁最外一层,呈白色,它主要起着巩固、保护眼球的作用。巩膜前面的透明部分叫角膜。它好象眼睛的玻璃窗户,光线从角膜射入眼内。
脉络膜紧贴巩膜。包含有丰富的血管和色素,起着输送养料、滋养眼睛的作用。脉络膜的最前面的环状部分为虹膜,虹膜中央有一个小圆孔,叫做瞳孔。瞳孔的缩小和扩大,控制进入眼内的光量,起着象照相机上光圈一样的作用。
虹膜后面为水晶体,透明而有弹性的组织,象一双凸透镜。它的边缘有悬韧带,把水晶体联系在睫状肌上,睫状肌的收缩和放松,可以控制水晶体的曲度。角膜与虹膜之间的空间为前房,位于虹膜和水晶体之间的空间为后房。水晶体的后面的空间充满着叫玻璃液的液体。角膜、水晶体、水样液和玻璃液组成了整个眼睛的折光系统。它们使得物体射来的光线发生折射而在视网膜上成象。
眼球壁的第三层为视网膜。人的视网膜粗略地分为三层次:一层是感光细胞,即圆锥细胞和圆柱细胞;二层是双极细胞,圆锥细胞、圆柱细胞和双极细胞联结。一般情况是,每一个圆锥细胞与一个双极细胞联结,这是在光亮的条件下便于精细地感受外界的光刺激。圆柱细胞与此不同,几个圆柱细胞联结一个双极细胞。这是为了在黑暗条件下能够总合外界微弱的光刺激;三层是神经节细胞,它的细胞的视觉纤维通向大脑。
人的视网膜中共计有一亿三千万个圆柱细胞和七百万个左右圆锥细胞,它们沿着视网膜的分布是不均匀的。在视网膜中央的黄斑部位和中央凹附近只有圆锥细胞,几乎没有圆校细胞。在黄斑以外,圆柱细胞增多,而圆锥细胞数量减少。
圆柱细胞的特点是对弱光有高度的感受性,含有夜视所需要的视紫红质,对弱光反应灵敏,但它不能感受颜色,对精细的辨别也没有多大的贡献。圆锥细胞不仅能在强光下发生作用,并且能产生色觉,辨别物体的细节,含有强光视觉所需要的视紫蓝质。
可见,圆柱细胞和圆锥细胞有不同的视觉功能,圆柱细胞是暗视觉器官,圆锥细胞是明视觉器官。视网膜不同部位的视觉敏锐度的变化是与圆锥细胞的分布情况一致的。中央凹的圆锥细胞密度最大,所以中央凹视敏度最高。在微光视觉中,中央凹对微光的反应很差,类似夜盲,微光视觉主要是圆柱细胞发生作用。
视觉的产生
光线通过角膜进入眼球,经过虹膜,虹膜的瞳孔随着光线的强度变化其口径大小,起着光圈的作用。然后光线通过水晶体和玻璃体而到达视网膜。水晶体和玻璃体都有不同的折射率,使视网膜得到清晰的物象。眼睛的感光系统就是视网膜,它犹如照相机中的底片。视网膜的功能是由折光系统传入的光线进行能量转换,将光能变成化学能,再将这部分能量由视神经转化成生物电能送入大脑皮层的枕叶,即产生视觉。
外界的光线,通过眼睛的折光系统到达视网膜。在光线到达视细胞之前,先要通过双极细胞层和神经节细胞层。双极细胞与神经节细胞之间的突触,是由双极细胞的轴突与神经节细胞的树突形成的。把光学信息转换成神经信息的视细胞是在视网膜的最深处。
视网膜的信息传递通路是由感光细脑db双极细胞一神经节细胞(图5.9)传递。视网膜的信息输出是通过神经节细胞的轴突送出的。人的神经节细胞数量为100万个,即为感光细胞数量的1%以下。也就是说一个神经节细胞综合了多数感光细胞传来的信息,因此可以看出,在视网膜内已经进行了相当程度的信息处理。
神经节细胞的轴突通过视网膜的内侧,全部在视神经乳头处汇集成束而穿出眼球,这就是视神经。从两眼出来的视神经,在视神经交叉处进行部分交叉,而后传至间脑外侧膝状体形成突触。外侧膝状体左右各有一个,视神经交叉不是全部的视神经纤维都交叉,从两眼来的神经纤维各自只有一半进行交叉到达对侧的外侧膝状体,另一半到达同阅的外例膝状体。对左右两个眼球来说,从视网膜左半边的神经节细胞来的纤维传达到左侧的外侧膝状体,而从视网膜的右半边来的纤维传达到右侧的外侧膝状体。
视觉信息的主要通路是通过外侧膝状体到达大脑皮层。外侧膝状体的细胞轴突,变成了视放射到达大脑皮层的枕叶视觉中枢。
视力||色觉||光觉||形觉||暗适应||明适应||视野||立体觉
视觉后象和闪光融合
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人的感觉有许多种,如触觉、味觉、嗅觉等,可通过触摸物体的形状、品尝味道、嗅其气味来感觉物体。而视觉是一种极为复杂和重要的感觉,人所感受的外界信息80%以上来自视觉。视觉的形成需要有完整的视觉分析器,包括眼球和大脑皮层枕叶,以及两者之间的视路系统。由于光线的特性,人眼对光线的刺激可以产生相当复杂的反应,表现有多种功能。当人们看东西时,物体的影像经过瞳孔和晶状体,落在视网膜上,视网膜上的视神经细胞在受到光刺激后,将光信号转变成生物电信号,通过神经系统传至大脑,再根据人的经验、记忆、分析、判断、识别等极为复杂的过程而构成视觉,在大脑中形成物体的形状、颜色等概念。人的眼睛不仅可以区分物体的形状、明暗及颜色,而且在视觉分析器与运动分析器(眼肌活动等)的协调作用下,产生更多的视觉功能,同时各功能在时间上与空间上相互影响,互为补充,使视觉更精美、完善。因此视觉为多功能名称,我们常说的视力仅为其内容之一,广义的视功能应由视觉感觉、量子吸收、特定的空间时间构图及心理神经一致性四个连续阶段组成。