神经视觉生理ppt课件

1、第二节第二节 视视 觉觉q 人脑获取的外界环境的信息，人脑获取的外界环境的信息，95%95%以上来自视觉。以上来自视觉。q 人眼的适宜刺激：波长人眼的适宜刺激：波长 370-740nm 370-740nm 电磁波可见光电磁波可见光q 分辨亮度、色泽分辨亮度、色泽q 眼球的构造眼球的构造一、眼的折光系统及其调理一、眼的折光系统及其调理一眼的折光系统的光学特性一眼的折光系统的光学特性一系列折光体，折光率和曲率半径均不同一系列折光体，折光率和曲率半径均不同主焦点在视网膜上，平行光线发光点在主焦点在视网膜上，平行光线发光点在6m6m以以外不用调理正好成像在网膜上。外不用调理正好成像在网膜上。眼的分辨才

2、干取决于：眼的分辨才干取决于： 1. 1. 物体光线的强弱，极限是必需引起感光物体光线的强弱，极限是必需引起感光细胞的兴奋。细胞的兴奋。 2. 2. 物体在网膜上成像的大小，其极限是物体在网膜上成像的大小，其极限是 感光细胞的直径。感光细胞的直径。二眼内光的折射与简化眼二眼内光的折射与简化眼一系列折光体，折光率和曲率半径均不同。角一系列折光体，折光率和曲率半径均不同。角膜占膜占80%80%。主焦点在视网膜上，平行光线发光点在主焦点在视网膜上，平行光线发光点在6m6m以以外不用调理正好成像在网膜上。外不用调理正好成像在网膜上。简化眼：正常眼的等效光学模型，简单但折光简化眼：正常眼的等效光学模型，

3、简单但折光效果一样效果一样q 视力视敏度，视力视敏度，visual acuity): visual acuity): 眼能看清的眼能看清的物体的大小的极限。网膜像物体的大小的极限。网膜像 5 5 m (m (中央凹中央凹处视锥细胞的平均直径。处视锥细胞的平均直径。q 视力表视力表: : 正常眼的分辨才干为视角正常眼的分辨才干为视角1 1分度分度11。即能看清物象视角为。即能看清物象视角为1 1分度的物体的分度的物体的眼睛为正常眼。距眼睛为正常眼。距5m5m处视力表上标明视力为处视力表上标明视力为1.01.0的的 E E 字，其笔画之间的空隙的宽度的视角为字，其笔画之间的空隙的宽度的视角为11，

4、此时如能看清，那么视力为，此时如能看清，那么视力为1.01.0三眼的调理三眼的调理accommodation)accommodation)1. 1. 晶状体的调理晶状体的调理 看远物看远物 看近物看近物 腱状肌松弛腱状肌松弛 腱腱状肌收缩状肌收缩 悬韧带紧张悬韧带紧张 悬悬韧带松弛韧带松弛 晶状体扁平晶状体扁平 晶晶状体变凸状体变凸 折光才干降低折光才干降低 折折光才干增高光才干增高 不需调理，成像在网膜上不需调理，成像在网膜上 物象前移，物象前移，成像在网膜上成像在网膜上腱状肌收缩，松弛腱状小带腱状肌收缩，松弛腱状小带 晶状体调理的反射过程：晶状体调理的反射过程： 视近物视近物 模糊图象到达

5、视皮层模糊图象到达视皮层 下行激动经锥体束中的皮层中脑束下行激动经锥体束中的皮层中脑束 中脑正中核中脑正中核 动眼神经中副交感节前纤维的有关核动眼神经中副交感节前纤维的有关核团团 睫状神经节睫状神经节 腱状肌环形肌收缩，悬韧带松弛腱状肌环形肌收缩，悬韧带松弛 晶状体变凸，折光才干加强晶状体变凸，折光才干加强q 近点近点near point of vision): near point of vision): 晶状体作最大调理晶状体作最大调理后眼能看清物体的最近间隔。后眼能看清物体的最近间隔。q 近点随年龄增长而延伸：近点随年龄增长而延伸：8 8岁：岁：8.6cm; 208.6cm; 20岁：岁

6、：10.4cm; 6010.4cm; 60岁：岁：83.3cm83.3cmq 2. 2. 瞳孔的调理瞳孔的调理q 正常人瞳孔直径变动范围：正常人瞳孔直径变动范围：1.5-8mm1.5-8mmq 瞳孔调理反射：看近物时双侧瞳孔减少，看远物时瞳孔调理反射：看近物时双侧瞳孔减少，看远物时双侧瞳孔散大。双侧瞳孔散大。q 瞳孔对光反射互感性对光反射：强光时双侧瞳瞳孔对光反射互感性对光反射：强光时双侧瞳孔减少，弱光时双侧瞳孔散大。孔减少，弱光时双侧瞳孔散大。 瞳孔对光反射过程：瞳孔对光反射过程： 强光照射视网膜强光照射视网膜 视神经视神经 中脑顶盖前区换元中脑顶盖前区换元 双侧动眼神经核双侧动眼神经核 动

7、眼神经副交感纤维传出动眼神经副交感纤维传出 瞳孔括约肌收缩瞳孔括约肌收缩 瞳孔减少瞳孔减少 3. 3. 双眼球会聚辐辏反射双眼球会聚辐辏反射 当双眼凝视近物时，两眼内直肌反射性收缩，当双眼凝视近物时，两眼内直肌反射性收缩，使两眼球内收，视轴向鼻侧靠拢，其意义是使双眼使两眼球内收，视轴向鼻侧靠拢，其意义是使双眼看近物时物体成像在两眼视网膜的对称点上，防止看近物时物体成像在两眼视网膜的对称点上，防止复视。复视。房水和眼内压房水和眼内压 房水指充盈于眼的前后房中的液体。蛋白低，房水指充盈于眼的前后房中的液体。蛋白低，HCO3-HCO3-高。高。 房水循环：睫状体脉络膜生成房水机制不清房水循环：睫状体

8、脉络膜生成房水机制不清后房后房瞳孔瞳孔前房前房前房角前房角巩膜静脉窦。巩膜静脉窦。 眼内压：我国成人正常值：眼内压：我国成人正常值：2.27-3.2kPa (17-2.27-3.2kPa (17-24mmHg)24mmHg)。 青光眼：房水循环妨碍。青光眼：房水循环妨碍。四四 眼的折光才干和调理才干异常眼的折光才干和调理才干异常正视眼正视眼: : 即正常眼，眼的折光才干正常，平行光线不即正常眼，眼的折光才干正常，平行光线不需调理就可聚焦到网膜上，间隔不小于近点的物体需调理就可聚焦到网膜上，间隔不小于近点的物体经过眼的调理也能在网膜上构成明晰的像。经过眼的调理也能在网膜上构成明晰的像。非正视眼：

9、眼的折光才干异常，或眼球形状异常，平非正视眼：眼的折光才干异常，或眼球形状异常，平行光不能在安静未调理的眼的网膜上聚焦。包括三行光不能在安静未调理的眼的网膜上聚焦。包括三种：种：近视近视myopia): myopia): 眼球前后径过长轴性近视眼球前后径过长轴性近视 折光系统的折光才干过强屈光性近视折光系统的折光才干过强屈光性近视 平行光线被聚焦在视网膜的前方平行光线被聚焦在视网膜的前方近视眼的特点：近点小于正视眼；看近物清楚，看远物近视眼的特点：近点小于正视眼；看近物清楚，看远物不清楚。不清楚。纠正方法：凹透镜纠正方法：凹透镜2. 2. 远视远视hyperopia): hyperopia):

10、 眼球前后径过短轴性远视眼球前后径过短轴性远视 折光系统的折光才干太弱屈光性远视折光系统的折光才干太弱屈光性远视 平行光线被聚焦在视网膜的后方平行光线被聚焦在视网膜的后方近视眼的特点：近点小于正视眼；看远物和近物均不清近视眼的特点：近点小于正视眼；看远物和近物均不清楚楚纠正方法：凸透镜纠正方法：凸透镜3. 3. 散光散光astigmatism): astigmatism): 角膜外表不呈正球面不同方位曲率半径不等角膜外表不呈正球面不同方位曲率半径不等 或晶状体外表曲率异常或晶状体外表曲率异常 平行光线进入眼内不能构成焦点，而构成焦线平行光线进入眼内不能构成焦点，而构成焦线 视物不清或物像变形视

11、物不清或物像变形散光眼纠正方法：柱面镜散光眼纠正方法：柱面镜二、视网膜的构造和两种感光换能系统二、视网膜的构造和两种感光换能系统 视觉的构成：包括物理、化学、认识、心视觉的构成：包括物理、化学、认识、心思、哲学范畴思、哲学范畴一视网膜的构造特点一视网膜的构造特点 透明的神经组织膜，厚透明的神经组织膜，厚0.1-0.5mm0.1-0.5mm，1010层层简化为简化为4 4层层色素上皮层外层：来源非神经组织，血供色素上皮层外层：来源非神经组织，血供来自脉络膜来自脉络膜 功能：屏障、支持、吞噬、包被功能：屏障、支持、吞噬、包被多巴胺受体多巴胺受体感光细胞层：视杆细胞、视锥细胞光感受细感光细胞层：视杆

12、细胞、视锥细胞光感受细胞胞 双极细胞层：双极细胞层：神经节细胞层：神经节细胞层： 视网膜纵向联络：四层细胞视网膜纵向联络：四层细胞视网膜横向联络：程度细胞、无长突细胞视网膜横向联络：程度细胞、无长突细胞 色素上皮色素上皮 外网状层外网状层 视杆细胞、视锥细胞视杆细胞、视锥细胞 网间细网间细胞胞 程度细胞程度细胞 内网状层内网状层 双极细胞双极细胞 无长突细胞无长突细胞 神经节细胞层神经节细胞层q 视网膜细胞之间的两类突触：视网膜细胞之间的两类突触： 化学突触化学突触q 电突触电突触q 盲点盲点blind spot)blind spot)：在视乳头部位，黄斑向鼻侧：在视乳头部位，黄斑向鼻侧3mm

13、3mm处，直径处，直径1.5mm1.5mm，无感光细胞分布，单眼视物时，无感光细胞分布，单眼视物时有盲点。有盲点。q 黄斑：中央凹及其周围很小区域，有视锥细胞，黄斑：中央凹及其周围很小区域，有视锥细胞，无视杆细胞，有最高的视敏度。无视杆细胞，有最高的视敏度。q 二视网膜的两种感光换能系统二视网膜的两种感光换能系统1. 1. 视杆系统晚光觉系统视杆系统晚光觉系统 由视杆细胞由视杆细胞rods) rods) 和与它们相联络的双极细和与它们相联络的双极细胞、神经节细胞等组成，对光的敏感性高，能感受胞、神经节细胞等组成，对光的敏感性高，能感受弱光，但分辨率低，无色觉。弱光，但分辨率低，无色觉。 2.

14、2. 视锥系统昼光觉系统视锥系统昼光觉系统 由视锥细胞由视锥细胞cones) cones) 和与它们相联络的双极细和与它们相联络的双极细胞、神经节细胞等组成，对光的敏感性低，只能感胞、神经节细胞等组成，对光的敏感性低，只能感受强光，但但分辨率高，有色觉。受强光，但但分辨率高，有色觉。外段：视色素外段：视色素内段：细胞器内段：细胞器胞体：细胞核胞体：细胞核终足：突触终足：突触证明两种相对独立的感光换能系统存在的主要根据：证明两种相对独立的感光换能系统存在的主要根据：分布不同分布不同 视杆细胞视杆细胞 - - 外围多外围多视锥细胞视锥细胞 - - 中央多，中央凹处只需视锥细胞中央多，中央凹处只需视

15、锥细胞 2 2联络方式不同联络方式不同 视杆系统视杆系统 高度会聚：高度会聚： 多个多个250250视杆细胞视杆细胞几个双极细胞几个双极细胞一个神经一个神经节细胞节细胞 特点：分辨才干低，总和特点：分辨才干低，总和 视锥系统视锥系统 低度会聚，无会聚单线联络，辐低度会聚，无会聚单线联络，辐散式散式 特点：分辨才干高特点：分辨才干高3 3种系差别：种系差别： 只在白昼活动的动物爬虫类，鸡等仅有视锥细只在白昼活动的动物爬虫类，鸡等仅有视锥细胞而无视杆细胞；只在夜间活动的动物猫头鹰等胞而无视杆细胞；只在夜间活动的动物猫头鹰等仅有视杆细胞而无视锥细胞。仅有视杆细胞而无视锥细胞。 4 4视色素不同：视色

16、素不同： 视杆细胞只需一种视色素，即视紫红质视杆细胞只需一种视色素，即视紫红质rhodopsin)rhodopsin) 视锥细胞含有三种视色素，分别对红、绿、蓝三种视锥细胞含有三种视色素，分别对红、绿、蓝三种光敏感，符合色觉的三原色学说光敏感，符合色觉的三原色学说三、视杆细胞的感光换能机制三、视杆细胞的感光换能机制 1919世纪末发现视紫红质，暗处呈紫红色，世纪末发现视紫红质，暗处呈紫红色，其吸收光谱根本上和晚光其吸收光谱根本上和晚光觉对光谱不同部分的敏感性曲线一致。觉对光谱不同部分的敏感性曲线一致。一视紫红质的光化学反响及其代谢一视紫红质的光化学反响及其代谢人的暗视觉与视杆细胞的视紫红质的光

17、化学反人的暗视觉与视杆细胞的视紫红质的光化学反响有直接关系：响有直接关系： 一切的视杆细胞中都发现了同样的视一切的视杆细胞中都发现了同样的视紫红质，它对蓝光有最大的吸收才干，而这紫红质，它对蓝光有最大的吸收才干，而这与人眼对弱光下对蓝绿光波长与人眼对弱光下对蓝绿光波长500nm500nm觉觉得最亮堂不是觉得到了蓝绿色的现实相得最亮堂不是觉得到了蓝绿色的现实相一致。一致。 视紫红质的组成：视紫红质的组成： 视蛋白视蛋白opsin) + opsin) + 视黄醛视黄醛retineneretinene，11-11-顺视黄顺视黄醛醛 视蛋白的特点：与视蛋白的特点：与G G蛋白耦联受体家族的分子构造类蛋

18、白耦联受体家族的分子构造类似似 7 7个跨膜区个跨膜区 与与受体的氨基酸序列有显著同源受体的氨基酸序列有显著同源性性 视黄醛由维生素视黄醛由维生素A A在酶的作用下氧化生成在酶的作用下氧化生成 视紫红质的光化学反响：视紫红质的光化学反响： 光照光照 视紫红质视紫红质 视蛋白视蛋白 + + 视黄醛全反型视黄醛全反型 视蛋白构象改动视蛋白构象改动 视杆细胞感受器电位视杆细胞感受器电位 一个光量子一个光量子 11-11-顺视黄醛顺视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛 11-顺视黄醛顺视黄醛 光照光照全反型视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛 异构酶异构酶 11-顺视黄醇顺视黄醇 11-顺视黄醛顺视黄

19、醛视杆细胞视杆细胞色素上皮细胞色素上皮细胞 异构酶异构酶暗光处暗光处 11-顺视黄醛顺视黄醛 光照光照全反型视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛 全反型视黄醇全反型视黄醇维生素维生素A 异构酶异构酶 11-顺视黄醇顺视黄醇 11-顺视黄醛顺视黄醛视杆细胞视杆细胞色素上皮细胞色素上皮细胞全反型视黄醛转变为全反型视黄醛转变为11-顺视黄醛的另一种途径：顺视黄醛的另一种途径： 强光强光视紫红质合成视紫红质合成 视紫红质分解视紫红质分解 弱光弱光q 强光下视紫红质几乎全被分解，视杆细胞感光功能强光下视紫红质几乎全被分解，视杆细胞感光功能丧失，感光由视锥细胞替代。丧失，感光由视锥细胞替代。q 暗顺

20、应：视紫红质的分解速度比合成速度快得多，暗顺应：视紫红质的分解速度比合成速度快得多，人由强光环境忽然进入暗环境时，视觉暂时丧失，称暗人由强光环境忽然进入暗环境时，视觉暂时丧失，称暗顺应。顺应。q 主要缘由是视紫红质来不及充分合成。主要缘由是视紫红质来不及充分合成。q 夜盲症：长期维生素夜盲症：长期维生素A缺乏，不能及时补充视紫红缺乏，不能及时补充视紫红质光化学反响过程中丧失的视黄醛。质光化学反响过程中丧失的视黄醛。二视杆细胞外段的超微构造和感受器电位的产生二视杆细胞外段的超微构造和感受器电位的产生视杆细胞外段的构造视杆细胞外段的构造视盘视盘光电转换部位。光电转换部位。人：人：10001000视

21、盘视盘/ /视杆细胞，每个视盘有视紫红质视杆细胞，每个视盘有视紫红质100100万个。万个。视杆细胞外段较长，可以对更大角度的入射光线起反响。视杆细胞外段较长，可以对更大角度的入射光线起反响。视杆细胞对光的反响比视锥细胞慢，有利于光反响总和，视杆细胞对光的反响比视锥细胞慢，有利于光反响总和，视网膜能觉察出单个光量子。视网膜能觉察出单个光量子。视杆细胞静息电位较小：视杆细胞静息电位较小：-30mV -40mV-30mV -40mV， 不能产生动不能产生动作电位。作电位。 外段静息钠内流，内段钠泵继续活动，以维持膜内外段静息钠内流，内段钠泵继续活动，以维持膜内外外Na+Na+平衡。平衡。光照光照感

22、光细胞视杆、视锥细胞超级化超级化型感光细胞视杆、视锥细胞超级化超级化型感受器电位感受器电位视杆细胞外段膜超级化型感受器电位的产活力制：视杆细胞外段膜超级化型感受器电位的产活力制： 视紫红质光受体吸收光子视紫红质光受体吸收光子 11- 11-顺视黄醛顺视黄醛全反型视黄醛全反型视黄醛 变视紫红质变视紫红质IIII 传送蛋白传送蛋白GtGt 磷酸二脂酶磷酸二脂酶 cGMP cGMP Na+ Na+通道开放通道开放 超级化型感受器电位超级化型感受器电位 超级化型感受器电位的反响环路：超级化型感受器电位的反响环路： 弱光弱光 Na+ Na+通道开放通道开放 Ca2+ Ca2+内流添加内流添加 - - 磷

23、酸二脂酶磷酸二脂酶 + + Ca2+ Ca2+内流减少内流减少 强光强光 Na+ Na+通道封锁通道封锁四、视锥系统的换能和颜色视觉四、视锥系统的换能和颜色视觉 三种视锥色素，分别存在于三种视锥细胞外三种视锥色素，分别存在于三种视锥细胞外段中。段中。 三种视锥色素都含有同样的三种视锥色素都含有同样的11-11-顺视黄醛，只顺视黄醛，只是视蛋白分子构造有微小差别，后者决议了是视蛋白分子构造有微小差别，后者决议了其结合的视黄醛的光敏感波长。其结合的视黄醛的光敏感波长。 视锥细胞具有区分颜色的才干视锥细胞具有区分颜色的才干 颜色视觉是一种复杂的物理心思景象，视觉颜色视觉是一种复杂的物理心思景象，视觉

24、是一种客观觉得。是一种客观觉得。 人眼可分辨约人眼可分辨约150150种颜色，波长介于种颜色，波长介于400-400-750nm750nm。波长差。波长差3-5nm3-5nm，即为不同颜色。，即为不同颜色。 不是一种视锥细胞针对一种颜色，现只发现不是一种视锥细胞针对一种颜色，现只发现三种视锥细胞，分别三种视锥细胞，分别 对红、绿、蓝光敏感。对红、绿、蓝光敏感。三原色学说三原色学说该学说以为视网膜分布有三种视锥细胞，分别含该学说以为视网膜分布有三种视锥细胞，分别含有对红、绿、蓝光敏感的视色素；当某一波长有对红、绿、蓝光敏感的视色素；当某一波长的光线作用于视网膜时，以一定的比例使三种的光线作用于视

25、网膜时，以一定的比例使三种视锥细胞分别产生不同程度的兴奋，在中枢产视锥细胞分别产生不同程度的兴奋，在中枢产生某一种颜色的觉得。生某一种颜色的觉得。 三原色学说的证据三原色学说的证据用细小单色光逐个检查在体视锥细胞，发现有三用细小单色光逐个检查在体视锥细胞，发现有三种类型，其吸收峰值种类型，其吸收峰值 分别为分别为560nm560nm红、红、530nm530nm绿、绿、430nm430nm蓝。蓝。用玻璃微电极记录单个视锥细胞的感受器电位，用玻璃微电极记录单个视锥细胞的感受器电位，发现不同单色光照射引起的超级化感受器电位发现不同单色光照射引起的超级化感受器电位峰值出现的情况亦符合三原色学说。峰值出

26、现的情况亦符合三原色学说。q 色盲：对全部颜色或某些颜色缺乏分辨才干。色盲：对全部颜色或某些颜色缺乏分辨才干。q1. 1. 全色盲：只能分辨光线的明暗，呈单色视觉。全色盲：只能分辨光线的明暗，呈单色视觉。稀有，多为遗传。稀有，多为遗传。q 2. 2. 部分色盲：红色盲、绿色盲、蓝色盲。能够是部分色盲：红色盲、绿色盲、蓝色盲。能够是分别缺乏相应的某种视锥细胞所致。分别缺乏相应的某种视锥细胞所致。 q 色弱：对某种颜色的识别才干降低，缘由是视锥细胞色弱：对某种颜色的识别才干降低，缘由是视锥细胞的反响才干减弱，多为后天性。的反响才干减弱，多为后天性。对比色学说对比色学说三原色学说不能解释颜色对比景象

27、。三原色学说不能解释颜色对比景象。颜色对比景象，对比色互补色颜色对比景象，对比色互补色 黄黄-蓝蓝 红红-绿绿 黑黑-白白颜色对比景象只出如今对比色之间。颜色对比景象只出如今对比色之间。对比色学说：在视网膜中存在着三种物质，各对对比色学说：在视网膜中存在着三种物质，各对一组对比色的刺激起性质相反的反响，如一种一组对比色的刺激起性质相反的反响，如一种物质在蓝光作用时合成，黄光作用时分解，等物质在蓝光作用时合成，黄光作用时分解，等等，于是就引起颜色的对比景象。等，于是就引起颜色的对比景象。五、视网膜的信息处置五、视网膜的信息处置 视觉信息在视网膜神经元网络的传送过程复杂：视觉信息在视网膜神经元网络

28、的传送过程复杂：经过多级神经元接替和中介，多种神经递质的经过多级神经元接替和中介，多种神经递质的传送，即信息在视网膜阅历了初步加工处置。传送，即信息在视网膜阅历了初步加工处置。 视杆视锥细胞视杆视锥细胞谷氨酸谷氨酸双极细胞去极化型双极细胞去极化型谷氨酸受体谷氨酸受体 双极细胞超级化型谷氨酸受体双极细胞超级化型谷氨酸受体 双极细胞去极化双极细胞去极化 双极细胞超极化双极细胞超极化谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸q 无长突细胞：约无长突细胞：约3030类，功能各异：类，功能各异：q1. 1. 给光反响型给光反响型q2. 2. 撤光反响型撤光反响型q3. 3. 光源方位敏感型光源方位敏感型q 神经节细胞：大致有三类：神经节细胞：大致有三类：q 1. 1. 小感受野型：一个或一小组双极细胞的小感受野型：