眼睛是怎么看到世界的?它明明就是一个高科技!

人眼的结构是如此复杂,以至于很难相信它不是智能设计的产物,但是通过观察其他动物的眼睛,科学家们已经证明它在大约一亿年的时间里从一个简单的光-暗传感器逐渐进化而来。它的功能与相机非常相似,有一个开口,光线通过这个开口进入,一个用于聚焦的镜头和后部的感光膜。

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进入眼睛的光量由虹膜内的圆形和放射状肌肉控制,它们收缩和放松来改变瞳孔的大小。光线首先通过一种叫做角膜的坚硬的保护层,然后进入晶状体。这种可调节的结构使光线弯曲,聚焦到眼睛后部的视网膜上。

视网膜覆盖着数以百万计的光敏感受体,称为视杆细胞视锥细胞。每个受体都含有色素分子,当它们被光线照射时会改变形状,触发通过视神经传播到大脑的电子信息。

我们是如何看到东西的?

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眼睛后部覆盖着一层感光细胞,厚度只有几毫米。当光子照射到细胞内的色素细胞时,就会触发一连串的信号,这些信号在传递到大脑之前会经过一系列不同的连接。

首先,它们通过中间神经元,然后通过称为神经节细胞的神经元。 这些细胞是交联的,能够比较相邻的信号,在将一些信息传递到大脑之前将其过滤掉。 这有助于改善对比度和清晰度。 神经元穿过后表面朝向视神经传播,视神经将信息传递到大脑。

当两个视神经进入大脑时,它们会交叉,在称为视交叉的点处聚集在一起。 在这里,来自双眼左侧的信号被转移到大脑的左侧,反之亦然,允许来自两只眼睛的图像被组合和比较。

信号通过丘脑进入大脑,丘脑将传入的信息分成两部分,一部分包含颜色和细节,另一部分包含运动和对比。然后,这些信息进入大脑后部,进入

视觉皮层。大脑皮层的分布是为了反射视网膜的后部,这样就可以重建出详细的图像。

色觉

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睁开眼睛,你会看到一系列不同的颜色,但令人惊讶的是,你只能探测到三种不同波长的光,分别对应于绿色、蓝色和红色。将大脑中的这三种信号结合起来,就会产生数百万种不同的色调。

每只眼睛有600万到700万个视锥细胞,含有三种颜色敏感蛋白中的一种,称为视蛋白。 当光子撞击视网膜时,它们会改变形状,触发产生电信号的级联,然后将信息传递给大脑。 超过一半的锥细胞响应红光,大约三分之一响应绿光,只有2%响应蓝光,使我们的视线聚焦在光谱的黄绿色区域。

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人眼中的绝大多数视锥细胞位于视网膜的中心,在称为中央凹的点上,仅测量几分之一毫米。 光线聚焦在这一点上,在我们的视觉中心提供清晰的全彩色图像。 视网膜的其余部分由1.2亿个视杆细胞控制,这些细胞检测光,但不检测颜色。

我们已经习惯了用红、绿、蓝三种颜色来观察世界,如果认为其他大多数动物都看不见,那可能会觉得很奇怪,但像我们人类这样的三色视觉相对来说是不寻常的。一些鱼类、爬行动物和鸟类有四色视觉,能够看到红色、绿色、蓝色和紫外线或红外线,但在哺乳动物的进化过程中,四种锥体类型中的两种消失了,使得大多数现代哺乳动物的双色视觉只有黄色和蓝色

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这对许多早期哺乳动物来说不是问题,因为它们大部分是夜间活动,并且生活在地下,几乎不需要良好的色觉。 然而,当灵长类动物开始进入树木时,基因重复使一些物种能够看到红色,这在从绿叶中挑选成熟的红色果实方面提供了一个重要的进化优势。

即使在今天,并非所有灵长类动物都能看到三种颜色; 有些人有双色视觉,许多夜行猴只看到黑色和白色。 一切都归功于环境; 如果你不需要看到所有的颜色才能生存,那么为什么浪费能源制造颜料呢?

从三个方面看

我们的眼睛只能产生二维图像,但通过一些巧妙的处理,大脑能够将这些平面图像构建成三维视图。 我们的眼睛位于相距约5厘米的位置,因此每个人都会从略微不同的角度看世界。 大脑比较两张图片,利用差异创造深度幻觉。

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保护眼睛吧,没有它,你能做什么?


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