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第十章 灵长类的初级视觉系统
    quot;我眯起一只眼睛偷偷地看,事情原来是这样……quot;

    ——儿童游戏

    quot;看quot;本身是一个相当复杂的过程。因此,脑中的视觉部分并不那么简单也就不足为奇了。它们是由一个庞大的初级系统、次级系统和许多更高级系统构成。各个系统都要接受来自于上百万个神经元的输入。这些神经元位于眼睛的后部,称之为神经节细胞。初级系统通过丘脑的侧膝体与新皮层相连接。次级系统要投射到前面提及的四叠体上丘。

    眼睛的一般结构如图38所示,它具有一个可自由调焦的晶状体,至少对四十五岁以下的人是可以自由调节。还有可改变孔径大小的瞳孔。在较强的光照下,孔径就会变小。晶状体把视场内的图像聚焦到位于眼睛后部的一片细胞之上,这薄薄的层称为视网膜。在其中一层上有四种不同的光感受器,它们对于入射的光量子有响应。由各自的形状取之名,如,视杆细胞和三种视锥细胞。每只眼睛里视杆细胞的数量超过十亿,它们对于微弱的光有响应,且仅有一种类型。视锥细胞的数目约有七百万,它对强光有响应,且具有三种类型,每种对入射光的不同波长范围有响应。正因为这样,我们才能看到不同颜色。这一点在第四章中已作过介绍。

    当输入信息经过视网膜时,需进行第一步加工,事实上,视网膜本身就是脑极其微小的一部分,与新皮层相比研究它就更容易些。美国生理学家约翰·道林(Jo;黑箱quot;,并仅仅介绍有关它的输入与输出之间的关系。所谓输入就是指射入眼睛的光线,而输出就是指神经节细胞的发放。①

    用于明视觉或日间视觉的锥体细胞在眼睛中央凹附近的分布密度极高。因此,我们才能够看到极其微小的细节。这也就是当你为了看清楚某个感兴趣的东西时,你就会注视它的原因。与此相反,当你在黑暗中能够把某个物体看得清楚,这正是由于视网膜上具有很多的视杆细胞。

    眼睛以不同方式移动,它可以跳跃或移动,称为扫视,一般每秒钟为3-4次。灵长类动物的眼睛可以跟踪某个运动目标,这是一个quot;平滑追踪quot;的过程。令人难以理解的是当你要使你的眼睛沿着静止的场景做平滑移动时,这几乎是不可能的,如果你一定要试图这样做时,你的眼睛将会做跳跃式的移动,还可以做各种连续的微小移动。不管用什么办法使视网膜上的图像完全保持平稳,那么在1-2秒钟后这种视感觉依然会消失。(这个问题将在十五章作更加详尽的讨论。)

    把信号从眼睛传送到大脑的细胞称为神经节细胞。任何一个特定的神经节细胞只能对视场中某一特定位置上的小光点开启与关闭有响应,见图39所示。由于晶状体把这个光点聚焦到视网膜上该神经节附近的地方,因此它一定要在那个特定的位置上。但这也依赖于眼睛聚焦点的位置。(就像在照相机中,底片上某一特定点的反应既与它在底片上的位置有关,还与照相机聚焦的方向有关。)视场中能够对一个单细胞活动产生影响的区域称之为感受野。

    在完全黑暗时,神经节细胞的发放常常是很低且无规则的。这种发放称为背景发放率。有一类神经节细胞叫做ON中心型,即当一个光点投射到感受野中心时,它的发放骤然增加。在这个小的中心以外,围绕它们有一个圆形范围。在这个区域上,如果同样用小光点刺激它时,则发生与之相反的作用。如果光点完全落在环形区域上,则背景发放就完全停止。而当撤光点时,将有一丛脉冲发放(见图39左侧)。

    假定视网膜上放置各种大小的光点,使它们的中心位于该细胞感受野的中间区域,正如我们所见,当用小光点刺激时,该细胞就强烈发放,而光点的直径越大其响应越小。当这个光点大到足以覆盖中心及围绕它的
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