空间上看,视觉系统是什么样子呢?
“诸位的眼睛,可以观赏你们喜爱的任何一幕戏。而我不知道，到底会有多少人在观看一幕戏、一场电影或任何一个场面时,意识到让你们可以享受到色彩、美景与动感的视觉是个奇迹，并对此抱有感激之情呢？”这是美国著名女作家海伦·凯勒作品《假如给我三天光明》中的经典语句。对于从小被夺去视力的人来说,“看见”是一种奢望,而对于我们这些普通人来说,能够“看见”同样也是生命的奇迹。
我们都曾经有这样的体验:我们在欣赏美景时,当想用照相机去捕捉的时候,无论用分辨力多高的相机,也无法呈现人眼所见,总会让我们感到些许遗憾,相机永远无法替代人的眼睛,最美的风景永远在眼中。
眼睛,这一微小的器官结构复杂,功能强大,曾让一些人对进化论提出质疑,这样一种如此精密结构怎会是进化而来的呢? 人类具有五种感官,眼睛产生了视觉感官,它对于人类的成长认知意义深远。视觉是我们人类最初想象力和创造力的来源,是人类认知世界的重要媒介,通过眼睛让人感受到的多彩世界,丰富着我们的生活。那么“视觉”是如何产生的呢? 这就要从视觉系统的构成和功能说起了。
人眼由屈光系统（角膜，房水，晶状体和玻璃体）和感光传导系统两部分组成。光线经外界进入人的眼睛,经过眼球屈光系统到达视网膜,视网膜完成感光作用,经过视路将信号传导到大脑视觉中枢,通过编码加工和整合后获得产生视觉。简言之,光线经人眼角膜瞳孔晶状体(折射光线)玻璃体(支撑、固定眼球),将物像投射在视网膜上(形成物像),这就完成了物像的获取过程。
1.眼的屈光系统是如何工作的
提到眼睛,可能很多人都会把它和相机联系起来。照相机和人类的眼睛有许多相似之处,从某种程度上来说是对的,从人眼结构上看,几乎每一个结构都和相机一一对应。
角膜——照相机的镜头:角膜是光线最先需要穿透的关口,透明无暇的结构特征使它能够最大程度透过光源,这种功能和相机镜头如出一辙。
虹膜——照相机的光圈叶片:虹膜内有瞳孔括约肌以及瞳孔开大肌,强光照射眼睛时，瞳孔括约肌收缩，限制光亮进入;光线微弱时，瞳孔开大肌放大瞳孔，增加光线进入。这种功能也被相机复制了下来,相机光圈叶片是光圈内调节孔径的一组重叠的片状部件。叶片组合后在中央形成一个近似的圆形孔,类似瞳孔,调节叶片就可以调整圆孔的大小,从而控制光线进入相机的量。
瞳孔——照相机的自动光圈:光线进一步深入,经过由虹膜结构组成的瞳孔,瞳孔能够根据外界光线强弱自动调节直径大小,从而使眼睛能够获得合适的光线,这种功能就与相机光圈功能非常一致,只不过瞳孔更加灵敏。
晶状体——照相机的全自动变焦镜头:人眼的晶状体呈现双凸透镜状,我们能够正常看远看近,都依赖于晶状体的调节作用。当我们需要看远的时候,晶状体变得扁平,而当我们需要看近的时候,晶状体由依靠自身的弹性变凸,保证人视物的舒适度,这一自动调节过程十分敏感,与照相机的全自动变焦镜头作用很像。
视网膜——照相机的胶片:视网膜起着感光作用,这要归功于视网膜上的感光细胞。感光细胞主要有两种,视锥细胞和视杆细胞,视锥细胞负责明视觉和色觉,视杆细胞主要负责暗视觉和运动视觉。
早在1644年, 法国哲学家笛卡尔就提出过一个他想象中的眼睛光学模型：光线进入眼睛，被放大镜（晶状体）折射和聚焦后，在眼睛背后的小荧幕（视网膜）上呈现一副倒立的、缩小的、但却完整无缺的图像，从而被人脑感觉到。这个并不太健全的模型虽然接近真实，但是小荧幕（视网膜）上的那幅图像是怎么被人脑“感知”到的，视网膜成像后发生了什么，这才是更为重要的问题。
2.视网膜成像后的视觉传导和视觉产生
从人眼的构造和功能来看,当视网膜上物像形成之后,还需要感光系统,视觉传导通路和大脑视觉中枢的协同作用才能让我们能够获得清晰视觉。简单来说就是,外界光线刺激经过眼球屈光系统在视网膜上形成倒置物像，视网膜上的光感受器（视锥细胞和视杆细胞）接受物像刺激，将物像信息转变成神经冲动，然后通过视神经视交叉视束外侧膝状体视放射最终到大脑枕叶视觉中枢，通过复杂的整合以产生对视觉信息的完整认知,形成视觉。这其中牵涉到很多复杂的光电转换和信号转导的机制，也是眼科学角度对于视觉形成的诠释。
但我们可能又会有这样的疑问:当我们看到美景之时,我们的眼睛和视觉中枢传输给我们的图像信息与照相机获取的相片差距很大,这是为什么呢? “眼见为实”真的正确么? 我们“看见的”和“拍到的”,到底哪一个更接近真实情况呢? 其实人眼成像和照相机成像原理是存在巨大差别的。相机获取的景色图像是相对客观的,但大脑并非是被动地记录进入眼睛的视觉信息，而是主动地寻求对这些信息的解释。
人类视觉如何形成? 这是一个很深奥的科学问题,虽然现代的眼科学给予我们一些功能机制的解释,但时至今日,这里面还有很多谜团等待我们探索。曾有学者提出,看到的东西并不一定真实存在,或者说不像我们看到的这样,而是大脑经过编辑处理后呈现给我们的样子。视觉的形成是一个主动构建的过程,大脑可根据先前的经验和眼睛提供的有限而又模糊的信息作出最好的解释。
也许，我们只能“看见”部分真实信息，我们所“看见”的大部分来自于经验和想象。视觉系统究竟是如何工作的，我们是如何“看见”的? 真相一直在等待我们更多的探索。