每日科普日历(科普时报不视而见)(1)

王 欣

各种感觉之中,视觉是最重要的感觉,也是最奇特的感觉。视觉传递的信息量占信息总量85%以上。如果失去了视觉,人们的生活会变得极不方便。有兴趣的朋友可以观看2018年上映的印度悬疑电影《调音师》,讲述的是一个钢琴演奏者从假盲到真盲的离奇经历,对失明者的状况有细致描写。

正常人为什么可以看见?简单地说是通过从眼睛到大脑皮层的传导通路,光波经过眼球的折射,聚焦在视网膜上。视网膜上的感光细胞(视锥细胞和视杆细胞)将其转换成神经冲动,通过视神经传入脑,经过视交叉、视束、外侧膝状体投射到视皮层,这时我们才能真正地看见,而要看懂还需要大脑联合皮层对视觉信息加工处理。

关于视觉有很多有趣的现象,比如,有时候人们会“不视而见”,有时候人们会“视而不见”。

“觉察不到盲点的存在”可说是一种“不视而见”的现象。视神经出入视网膜的部位是没有感光细胞的,物体成像在此处不引起视觉,因此对于眼前的某个区域,即盲点投射区,我们是看不见的。但是,正常人觉察不到盲点投射区,这是因为我们有两只眼睛,一侧盲点投射区被另一侧眼睛的可视范围覆盖,即便用一只眼睛看,也觉察不到盲点投射区,这是因为大脑会对图像进行“自动补充”,让人忽略掉那一小块看不见的区域。

我们看不见自己眼底的血管,这是一种“视而不见”的现象。眼底的血管会在视网膜上形成影子,我们应该可以看见这些血管影,但其实没有看见,这是因为大脑视皮层在处理这些信息的时候发生了适应。因为血管影一直存在,大脑视皮层对这种重复的视觉信号就不反应了。如果在眼前放一张白纸,纸上戳一个小孔,通过这个小孔看外面,并且小孔不停地抖动,使进入眼睛的光线不断变化方向,血管影在视网膜上的成像也不断变化位置,这时适应现象就消失,眼前会出现一些血管状的阴影,就是眼底的血管影。

美国科学家休布尔和瑞典科学家维泽尔一起做过一个关于大脑视皮层功能的著名实验。他们把光投射到屏幕上,让猫看着屏幕,同时用电极插到猫的视皮层记录神经元的反应。他们做了很多次实验,却没有记录到视皮层神经元对光的反应。有一次,他们无意中把一块玻璃板插到投影仪中,玻璃板的边缘在屏幕投下一条比较淡却很清晰的阴影,这个亮背景下的阴影使猫的视皮层神经元猛烈地放电,监听器传来一连串如同机关枪的声响。休布尔和维泽尔不断摆弄那个玻璃板,发现它必须保持某一种朝向,才能引起神经元的放电。厚度为两毫米的垂直范围内,每个皮层神经元都对同一个朝向的线条敏感,构成了“朝向功能柱”。这一发现为研究脑对视觉信息的处理打下了基础,休布尔和维泽尔与斯佩里(发现了大脑半球的分工)同获1981年的诺贝尔生理学或医学奖。

读者也许会问:视皮层神经元为什么对朝向如此“挑剔”呢?如果视皮层对各种视觉信号都起反应的话,我们就会眼花缭乱、目不暇接了。各种感觉信号在上传的过程中,都是不断被筛选,越是高级中枢的神经元,越对某些特定的信号起反应,这样才能对信号进行精确地识别。视皮层神经元也不是都对朝向敏感,也有对朝向不敏感,而对其他特征敏感的神经元。

我们为什么能够看见,看见的是真实的吗?要彻底回答这个问题非常困难。眼睛本来只对特定范围波长的光波敏感,那些看不见的红外光和紫外光同样存在,交织成一个陌生的世界。

每年6月6日是世界爱眼日,视觉如此神奇,眼睛多么宝贵。我们也许不能解释眼睛所有的奥秘,却要珍惜此时此刻的“看见”。

(作者系华中师范大学生命科学学院副教授,中国神经科学学会会员)

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