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大脑演绎视觉信息
发布时间:2024-12-11
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双眼传来的视觉信息抵达初级视觉皮层后,开始得到分析处理。初级视觉皮层是大脑视觉信号的中央处理器,所以一旦初级视觉区发生病变,我们就会失明。

视觉皮层通常有初级和次级之分,前者是大脑皮层的V1区,后者包括V2、V3、V4和V5区,也叫纹外区。

初级视觉皮层(也就是V1区)又可以被细分为6个细胞层,从皮层表面一直排列到白质区。美国著名的神经生理学家大卫·胡贝尔(David Hubel)在1984年发现,对颜色和形状敏感的细胞集中在第2层和第3层,它们接收的信息来自外侧膝状体里的小细胞层,而对运动敏感的细胞则集中在4b层,该层与外侧膝状体里的大细胞层对接。

看到这里,也许你已经发现了一个有趣的规律:视网膜、外膝体、视皮层的细胞都是有序的分层排列,而且它们之间都有严格对应的连接。外膝体实际上是一个多通道的视觉信息的中转站,外膝体的6个层,接收不同的视网膜神经节细胞的输入,再将这些信息分别传送到对应的处理这些信息的皮层神经元。

当V1区的第2~3层向位于纹外区的V2和V4区传递视觉信号后,我们开始看到颜色和形状;当V1区的4b层向纹外区的V3和V5区传递视觉信号后,我们才看到动态(事物)。在这个时候,双眼获得的视觉信息被综合,这是立体视觉的起点,我们用双眼观看一个景观的时候所感受到的起伏和距离感就是从这里开始的。

初级视觉皮层(也就是V1区)和次级视觉区(也就是V2、V3、V4和V5区)必须联合工作,才能使双眼获得的视觉信息在大脑被正确地演绎。大家都知道视网膜上的成像是倒立的,但我们看到的景象是正的,而且带有不同的颜色,这正是初级视觉皮层和次级视觉区联合工作的成果。

人类视觉系统的特色

通过眼睛和大脑的协力合作,我们能够获取外部世界物体的明暗变化、颜色、边缘、立体感、运动速度与方向等信息。

人类的眼睛只能感受可见光,也就是波长约在390~700纳米的光线。人类看不到红外线和紫外线,但是有些动物可以看到,比如蜜蜂,它的眼睛的视锥细胞对350纳米波长敏感,因此可以看到紫外线。

人类视觉系统与大多数其他动物的另一个差别是,人类的视觉皮层不仅可以接收、演绎来自眼睛的视觉信息,而且还要持续地和大脑中其他区域沟通,尤其是负责语言、记忆和情感的几个脑区域。这也就是为什么我们看到一些景观、现象的时候会产生情感波动。

我们之所以能够看到景观、物体和颜色,感受到起伏和距离,主要功劳在于我们的大脑。人类的大脑不仅功能众多,而且运转速度极快,2013年美国麻省理工学院的神经学专家通过测量发现:人类大脑处理信息的速度是在毫秒级别!

当我们观看单一色彩的景致(比如蓝色大海或绿色草坪)时,大脑也会“偷懒”,只把主色信息(蓝色或绿色)传递给我们,所以我们放眼看去的时候,一开始好像感受不到深浅差异。当我们看一个物品的时候,双眼得到的色彩信息其实并不完全一致,但是大脑在处理色彩信息的时候进行了整合,让我们感觉到双眼看到了一模一样的色彩。这些都是大脑的信息整合功能。

视皮层对视觉信息进行加工、处理与整合后再形成视知觉,对于这个过程的认识目前为止还比较初步,科学家还没能给出确切的答案。