授课笔记——眼睛

眼睛结构手绘

眼睛结构手绘

眼睛(yǎn jīng)是人的视觉(shì jué)器官。光(guāng)进入眼睛,被感光(gǎn guāng)细胞转换(zhuǎn huàn)成神经兴奋(xìng fèn),传到大脑,形成视觉。

我们常说,眼睛是人的照相机(zhào xiàng jī)。那么,拿照相机打比方(dǎ bǐ fāng),外面景物(jǐng wù)的光线要经过镜头,聚焦(jù jiāo)在胶卷(jiāo juǎn)上,才能成像(chéng xiàng)。

眼睛里的“镜头”由角膜(jiǎo mó)、房水(fáng shuǐ)、晶状体(jīng zhuàng tǐ)、玻璃体(bō lí tǐ)组成。光线通过这些透明的零件之后,就会发生弯折(wān zhé),最后聚焦在眼睛底部的视网膜上,形成一个倒立的小像。不用担心这个“倒立”,因为最终的“看见”是大脑做出的计算(jì suàn),在大脑那里,这幅像会被认为是正立的。

凸透镜成像原理手绘

凸透镜成像原理手绘

视网膜由许许多多的感光细胞组成。这些感光细胞有两大类,一种感觉明暗(míng àn),叫做视杆(shì gǎn)细胞。另一种感觉色彩(sè cǎi),叫做视锥(shì zhuī)细胞。

视锥细胞又分为三种,分别只对红色、绿色、蓝色敏感(mǐn gǎn)。如果在一个点上,看到了一样多的红色和绿色,那么大脑就认为这个点是黄色的。其它的组合有:

红+绿=黄,红+蓝=紫,蓝+绿=青,红+绿+蓝=白。

其它更多缤纷多彩(bīn fēn duō cǎi)的颜色,要按照红绿蓝三种细胞的兴奋程度决定。比如橙色,是较多的红色配(pèi)上少量的绿色合成的。

我们常用的手机、电脑的屏幕(píng mù),如果放大了看,就会发现它的每个像点(xiàng diǎn)也是由三个更小的像点组成的:红、绿、蓝。

假如(jiǎ rú)这是个完美的世界,视觉神经应该在眼睛外面就分叉(fen1 cha4),分成许多细细的神经细胞后,钻进眼睛底部,形成视网膜,正面迎接光照(guāng zhào)。就像我们屋子里的电线,都应该藏在墙壁里面才对。

可惜的是,现实(xiàn shí)世界里,视网膜长得倒过来了。一大根视神经穿过眼球,到了眼球里面才想起来分叉、铺成视网膜,很多神经、血管的走线就盖在感光细胞上面。

这就像一个人铺好床单,四个角全掖(yē)好了,忽然想起来,忘了铺电热毯(diàn rè tǎn),犯懒(fàn lǎn)把电热毯直接铺床单上。又想起插座(chā zuò)藏在床下。他只好把床单剪个洞,把电线塞(sāi)进去。

人的眼睛就是这样。不但是人,所有长有脊椎(jī zhuī)的动物的眼睛都有这个问题。

为什么我们看不到自己视网膜上覆盖(fù gài)的这些乱七八糟(luàn qī bā zāo)的神经和血管?其实,在眼睛传给大脑的信号里,还有它们的影像,但是大脑把它忽略(hū lüè)了。大脑有个习惯(xí guàn),如果一个信号持续不变(chí xù bú biàn)地存在,它就认为它不存在。比如有一条街(jiē),你每天都走,非常非常熟悉(shú xī)了,那么,你就会只注意到街上走来走去的人,却不再留意这条街的样子。视网膜的神经和血管也是这样,从我们一出生,它们就一直在那里一动不动。于是,大脑认为它们不存在,只处理那些会变化的景色。

回到眼睛的主题(zhǔ tí)上来。虽然视神经的末端(mò duān)能够感光,但视神经的“绳子”(shéng zi)部分是不感光的。在视神经进入眼球的部位,也就是我们前面提过的,电热毯插头穿过的那个洞的位置,不能感光。我们把这个位置叫做盲点(máng diǎn)。

虽然存在盲点,但是大多数时候,我们意识不到自己看到的景物里,有一部分是缺失(quē shī)的。这是因为两个原因:一、两只眼睛看到的东西可以互相补充(hù xiāng bǔ chōng)。二、大脑会帮着我们欺骗(qī piàn)自己。即使只有一只眼睛,大脑也会在盲点的位置把影像补全。

在视网膜正对着前方“镜头”的位置,有一块很小的区域,集中了大量的视觉细胞,而且没有血管遮挡(zhē dǎng),这是整个眼睛视觉最好的地方。因为它的颜色是黄色的,被称为黄斑(huáng bān)。

到这里,我们已经说了眼睛像一架照相机,角膜、房水、晶状体、玻璃体组成的镜头,把光线聚焦到视网膜这张胶卷上。下面我们再说说这架照相机的其它细节和外围设备(wài wéi shè bèi)。

照相机可以选择对焦到远处还是近处的物体,眼睛也可以。晶状体的外圈有一圈小肌肉,叫做睫状肌(jié zhuàng jī),通过收缩拉伸,它可以把晶状体变厚变薄,这样就可以选择要看清楚近的还是远的。

睡觉时我们会闭眼,就是把照相机的镜头盖盖上了。这个“镜头盖”叫做眼睑(yǎn jiǎn),生活里我们叫它眼皮。除了睡觉的闭眼之外,我们平时还会不停地眨眼(zhǎ yǎn)。这是为了擦洗镜头,把泪腺的泪水不断涂抹在角膜上,保持角膜干净。

小知识:鱼没有眼皮,鱼不会眨眼也不会闭眼,鱼生活在水里,不需要擦镜头。

照相机的胶卷没拍完之前不能见光,否则洗出来就是白花花一片了。照相机自己是一个暗室(àn shì)。眼睛也是这样,我们所说的“白眼珠”,医学上称为巩膜(gǒng mó),是一层厚厚的外壳,它就像照相机的外壳一样,让眼球里面不进杂光(zá guāng)。

人的眼睛会转动,这是因为在巩膜外面连接着六条眼外肌,受大脑的动眼神经控制。当看远处或近处物体时,两眼的夹角会变化,眼外肌的紧张程度也会变,动眼神经能感觉到这个变化,告诉大脑之后,大脑就产生了立体感(lì tǐ gǎn),也就是远近的感觉。如果只用一只眼睛,立体感就会差很多。一手拿笔一手拿帽,就放不进去了。

在角膜和晶状体之间有一层环形(huán xíng)的肌肉,叫做虹膜(hóng mó)。这就是我们平时说的“黑眼珠”。虹膜的中间有一个圆孔,可以让光通过,叫做瞳孔(tóng kǒng)。根据外界的明暗程度,虹膜可以调节瞳孔的大小。如果外面很亮,瞳孔就收缩,不让太多光进入眼睛,以免眼睛烧坏(shāo huài)。当外面很暗时,瞳孔就放大,让更多光线进来,这样才看得清楚。瞳孔在照相机里就是“光圈”。

在视网膜和巩膜之间还有一层血管,叫做脉络膜(mài luò mò),为眼睛输送营养和氧气,也能帮助巩膜保持眼睛里面的暗室。

再说说眼睛的著名(zhù míng)疾病:近视、远视、白内障。

如果是暂时看看很近的东西,眼睛就会通过睫状肌来调节晶状体。时间太久的话,晶状体就会疲劳(pí láo,就是很累),再往远处看,它一时半会儿回不去。这是假性(jiǎ xìng)近视,年轻人里很常见,也能够恢复。

如果一直都看很近很近的东西,成了习惯,晶状体就表示,不想忍了,还是让整个眼球拉长吧。一旦(yí dàn)眼球拉长,就回不去了。人这时再看远处的东西,就没办法正好聚焦到视网膜上,这就是真性(zhēn xìng)近视。

远视就是我们平时说的“老花眼”,和近视正好相反,因为人老引起的眼球缩短,看近处的东西不清楚。

近视和远视都可以用眼镜矫正(jiǎo zhèng)。

白内障是另一种著名的眼部疾病,是因为晶状体浑浊(hún zhuó)引起。从病人瞳孔看进去,能看到因为浑浊而发白的晶状体。从病人眼睛看出来,却是黑暗昏沉(hūn chén)。白内障一般是老年人得的,没有什么好的预防(yù fáng)办法,但可以通过手术治疗(zhì liáo)。

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