3-1視覺神經(jīng)生理學(xué)

1、1/100,浙江大學(xué) 信息學(xué)部 光電信息工程學(xué)系 2014-10-11,章海軍,第三章 視覺神經(jīng)生理學(xué) 系統(tǒng),2/100,實踐：觀察(或拍攝)瞳孔直徑變化,3/100,復(fù)習(xí)：視覺光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),角膜、房水、(瞳孔)、晶狀體、玻璃體、(視網(wǎng)膜),4/100,遠(yuǎn)視眼：平行光線聚焦在視網(wǎng)膜后,近視眼：平行光線聚焦在視網(wǎng)膜前,O,O,O,O,5/100,6/100,7/100,第三章 視覺神經(jīng)生理學(xué)系統(tǒng),3.1 視覺神經(jīng)生理學(xué)系統(tǒng)概述 3.2 視網(wǎng)膜的信息傳遞 3.3 視覺通路與視皮層 3.4 視覺電生理 3.5 中心視野與周邊視野,8/100,視覺系統(tǒng)，包括從角膜到視網(wǎng)膜的視覺光學(xué)系統(tǒng)，以及從視網(wǎng)膜

2、到視皮層的視覺神經(jīng)生理學(xué)系統(tǒng)兩大部分。,9/100,身高1.6米的人站在20米遠(yuǎn)處，其在觀察者視網(wǎng)膜上的像的高度約為多少？,1.6mm,10/100,相距20米的兩個人，能夠互相看清楚對方的眼睛嗎？,視覺神經(jīng)生理學(xué)系統(tǒng)視錐細(xì)胞直徑24m,視覺光學(xué)系統(tǒng)眼睛像尺寸約25m，4視角,3-0,11/100,12/100,視覺的形成過程示意圖,晶狀體,角膜,視神經(jīng),視覺通路,13/100,外界光線經(jīng)眼球光學(xué)系統(tǒng)投射到視網(wǎng)膜上，由視網(wǎng)膜的視細(xì)胞將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并經(jīng)雙極細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和視神經(jīng)纖維將信號傳遞出眼球，再逐級傳遞到視皮層形成視覺。,14/100,視網(wǎng)膜的“倒長”結(jié)構(gòu),15/100,生理盲點

3、,注視點,？,16/100,17/100,3.2.1 視細(xì)胞,視色素, 視細(xì)胞：視網(wǎng)膜上的光感受細(xì)胞，分為,視錐與視桿細(xì)胞,700 萬個,1.2 億個,18/100, 3-00,19/100, 視細(xì)胞及其功能(分工)比較表,20/100,視細(xì)胞的光反應(yīng),21/100,22/100,23/100,視細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的位置,24/100,視細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的位置,25/100,視錐細(xì)胞對顏色的感知,26/100,3.2.2 視網(wǎng)膜的細(xì)胞連接, 縱向連接：視細(xì)胞雙極細(xì)胞神經(jīng)節(jié)細(xì)胞 橫向連接：水平細(xì)胞、無足細(xì)胞（有利于運動視覺）,27/100,橫向信息交流,28/100,視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)與信息傳遞，光線方向？

4、,圖3-6，刪此神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,29/100, 3-1,30/100,視覺通路：由視神經(jīng)、視交叉、視束、外側(cè)膝狀體、視放射、視皮層(視中樞)組成。,31/100,視覺通路（Visual pathway）,32/100,3.3.1 視神經(jīng)纖維, 視神經(jīng)纖維：神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突，人眼平均視神經(jīng)纖維數(shù) 為(10.081.61)105，視神經(jīng)纖維平均直徑0.990.04m， 視神經(jīng)盤面積僅為2.280.61mm2。,23mm2,33/100,視神經(jīng)纖維長度？,最長的神經(jīng)纖維長度？,坐骨神經(jīng)1.2 m,10-厘米量級,34/100,壓迫顱內(nèi)視神經(jīng),35/100,36/100,神經(jīng)細(xì)胞 Nerve cell,樹

5、突 Dendrites 突觸 軸突 Axon 神經(jīng)纖維 nerve fiber,神經(jīng)細(xì)胞間的信號傳遞,Axon,Dendrites,37/100,毒品與中毒？,38/100,視神經(jīng)纖維的傳輸速率, 單根視神經(jīng)的傳輸速率：5 Bit/s（報道數(shù)據(jù)） 單眼視神經(jīng)的傳輸速率：5 MB/s（報道數(shù)據(jù)）,如果這樣計算 每秒25幀 分辨率1280*720 RGB三色 看電影時視覺 每秒傳輸GB量級 Why？,39/100,信息整合,40/100,視細(xì)胞、雙極細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的電反應(yīng), 感受野,光敏面,41/100,光敏元件的光敏面,光敏元件,42/100,3.3.2 視交叉, 視交叉：來自鼻側(cè)的那部分視神

6、經(jīng)進(jìn)行交叉，其信息最終 到達(dá)對側(cè)的那一半大腦視皮層。,人 類：半半交叉 一般動物：部分不交叉 低等動物：完全交叉,功效和用途： 有共同的視野 立體視覺等,43/100,44/100,45/100,46/100,完全交叉,47/100,部分交叉,48/100,部分交叉,49/100,兔子眼中的世界？,50/100,3.3.3 視束, 視束：視交叉與外側(cè)膝狀體之間的那段視神經(jīng)纖維束，稱 為視束。右側(cè)視束由來自右眼顳側(cè)的視神經(jīng)和左眼鼻側(cè)的 視神經(jīng)組成；左側(cè)視束由來自左眼顳側(cè)的視神經(jīng)和右眼鼻 側(cè)的視神經(jīng)組成。,視束的損傷可能 導(dǎo)致偏盲（hemianopsia）,51/100,3.3.4 外側(cè)膝狀體及視

7、放射,外側(cè)膝狀體是視覺的皮質(zhì)下中樞，位于大腦腳外側(cè)，視丘枕的下外面，為間腦（后丘腦）的一部分， 視覺信息在此進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)換 。視放射是來自外側(cè)膝狀體的神經(jīng)纖維。,鼻側(cè)的一半視神經(jīng)纖維交叉到對側(cè)的外側(cè)膝狀體，另一半不交叉的視神經(jīng)纖維各自直達(dá)同側(cè)的外側(cè)膝狀體。視網(wǎng)膜左半邊的信息，到達(dá)左側(cè)的外側(cè)膝狀體，視網(wǎng)膜右半邊的信息，到達(dá)右側(cè)的外側(cè)膝狀 體。,52/100,3.3.5 視皮層,視皮層（視覺中樞）位于大腦左右兩半球的后部，它相當(dāng)于Brodmann大腦機能分區(qū)定位圖的17區(qū)，以及部分18區(qū)和19區(qū)。狹義而言，只有17區(qū)才稱為視區(qū)。,53/100,54/100,敲擊后腦，為何會眼冒金星？,敲擊視皮層產(chǎn)生

8、的電脈沖與 實際看到星星時一樣,55/100,大腦視皮層（視中樞）,視 區(qū),18,19,17,56/100,正確的睡眠姿勢,57/100,58/100,正確的睡眠姿勢,利于心臟和視中樞,59/100, 視皮層(視中樞)的信息處理, 視神經(jīng)一部分直接到達(dá)中腦上丘，完 成瞳孔對光的生理反射。主動、被動, 來自視覺通路的信息，到達(dá)位于大腦左右半球 后部的視皮層(視中樞)，Brodmann大腦機能定 定位圖的17區(qū)，部分18區(qū)和部分19區(qū)。, 視覺中樞神經(jīng)細(xì)胞：圓形對稱型細(xì)胞 簡單型 細(xì)胞 復(fù)雜型細(xì)胞 超復(fù)雜型細(xì)胞 教皇細(xì) 胞。,60/100,視覺 通路,61/100,簡單細(xì)胞,62/100,復(fù)雜細(xì)胞

9、,63/100,超復(fù)雜細(xì)胞,64/100,把微電極插入活體動物的視網(wǎng)膜或視神經(jīng)，記錄在一定光照下產(chǎn)生的電信號的方法，稱為視覺電生理。（實際操作時，并非將電極插入）, 視覺電生理,眼電圖（EOG）,視網(wǎng)膜電圖（ERG）,視覺誘發(fā)反應(yīng)（VER）,65/100,66/100,67/100,相關(guān)技術(shù)腦電圖的檢測,68/100,腦電波控制 ,69/100,意念(腦電波)控制飛機,Whats New,70/100, 眼電圖（EOG） 測量視網(wǎng)膜靜息電位。 視網(wǎng)膜電圖（ERG） 測量視網(wǎng)膜對光刺激產(chǎn)生的梯度反應(yīng)。 視覺誘發(fā)反應(yīng)（VER） 測量視區(qū)皮質(zhì)對視覺刺激引起的電反應(yīng)。,71/100,實例：視覺誘發(fā)反應(yīng)

10、綜合測試 請讀出字的“顏色”，而不是字的“發(fā)音”,紅橙黃綠青藍(lán)紫,72/100,3.5 視野中心視野與周邊視野, 視野 眼睛所看到的范圍。視野分為周邊視野(球面 視野)與中心視野(平面視野)。 特點：上下窄，水平寬。,73/100,視野很開闊,74/100,視野受限制,75/100,3.5.1 中心視野, 中心視野：圍繞注視點30視角內(nèi)的視野，也稱平面 視野。,其中： 黃斑部的視野范圍約為5， 中央凹的視野范圍約為120， 中心視野顳側(cè)15.5處為生理盲點。, 3-2,飛蚊癥？ 視野中移動的黑點和黑區(qū)等,76/100,3.5.2 周邊視野, 周邊視野：中心視野以外的視野，廣義地，眼睛注 視某一

11、點時的整個范圍，也稱球面視野。 分為單眼視野和雙眼視野（可達(dá)124視角）， 又分為靜態(tài)視野和動態(tài)視野。,視野檢查作用： 早期診斷視網(wǎng)膜脫落、青光眼、偏盲、黃斑部病 變等,77/100,人類的雙眼視野,78/100,金茂大廈 88層 高420.5米,離金茂大廈多遠(yuǎn)才能看整體？,79/100,在什么情況下，可就近 將金茂大廈完整呈現(xiàn)在視野中,80/100,81/100,82/100,83/100,馬的單眼與雙眼視野,84/100,家豬的雙眼視野,85/100,鳥禽類的雙眼視野,86/100,貓頭鷹的雙眼視野,87/100, 3-3,88/100,人眼動態(tài)視野與速度的關(guān)系, 在靜止?fàn)顟B(tài)下，160180度；