3-1视觉神经生理学.ppt

3-1视觉神神经生理学生理学实践：实践：观察观察(或拍摄或拍摄)瞳孔瞳孔直径变化直径变化你看了吗你看了吗?2复习：复习：视觉光学系统的结构视觉光学系统的结构角膜、房水、角膜、房水、(瞳孔瞳孔)、晶状体、玻璃体、晶状体、玻璃体、(视网膜视网膜)3远视眼：远视眼：平行光线聚焦在平行光线聚焦在视网膜后视网膜后近视眼：近视眼：平行光线聚焦在平行光线聚焦在视网膜前视网膜前正立像？正立像？倒立像？倒立像？Why?OOOO456第三章第三章 视觉视觉神经生理学系神经生理学系统统3.1 视觉神经生理学系统概述视觉神经生理学系统概述3.2 视网膜的信息传递视网膜的信息传递3.3 视觉通路与视皮层视觉通路与视皮层3.4 视觉电生理视觉电生理3.5 中心视野与周边视野中心视野与周边视野73.1 视觉神经生理学系统概述视觉神经生理学系统概述 视觉系统视觉系统，包括从角膜到视，包括从角膜到视网膜的网膜的视觉光学系统视觉光学系统，以及从，以及从视网膜到视皮层的视网膜到视皮层的视觉神经生视觉神经生理学系统理学系统两大部分。两大部分。8身高身高1.6米的人站在米的人站在20米远处，其在观察者视米远处，其在观察者视网膜上的像的高度约为多少？网膜上的像的高度约为多少？20 m0.02 m1.6 m1.6mm9相距相距20米的两个人，能够互相看清楚米的两个人，能够互相看清楚对方的眼睛吗？对方的眼睛吗？视觉神经生理学系统视觉神经生理学系统视锥细胞直径视锥细胞直径24 m视觉光学系统视觉光学系统眼睛像尺寸约眼睛像尺寸约25 m，4视角视角3-01011视觉的形成过程示意图视觉的形成过程示意图视视皮皮层层晶状体晶状体角膜角膜视神经视神经视网膜视网膜视觉通路视觉通路123.2 视网膜的信息传递视网膜的信息传递 外界光线经眼球光学系统投射到视网膜上，由外界光线经眼球光学系统投射到视网膜上，由视网膜的视网膜的视细胞视细胞将光信号转换成电信号，并经将光信号转换成电信号，并经双双极细胞极细胞、神经节细胞神经节细胞和和视神经纤维视神经纤维将信号传递出将信号传递出眼球，再逐级传递到视皮层形成视觉。眼球，再逐级传递到视皮层形成视觉。13视网膜的视网膜的“倒长倒长”结构结构14生理盲点生理盲点注视点注视点？15163.2.1 视细胞视细胞（a）视锥细胞视锥细胞（b）视杆细胞视杆细胞外段外段内段内段核部核部突触突触视色素视色素 视细胞：视细胞：视网膜上的光感受细胞，分为视网膜上的光感受细胞，分为视锥与视杆细胞视锥与视杆细胞700 万个万个1.2 亿个亿个17视锥细胞视锥细胞约约700万个万个视杆细胞视杆细胞约约1.2亿个亿个每平方毫米每平方毫米约约1416万个万个 3-00 18视视细胞细胞形态形态数量数量分布分布 视色素视色素功能功能主管主管视觉视觉视锥视锥细胞细胞锥状锥状黄斑黄斑区区紫蓝质紫蓝质明明视觉视觉视杆视杆细胞细胞杆状杆状周边周边区区紫红质紫红质暗暗视觉视觉 视细胞及其功能视细胞及其功能(分工分工)比较表比较表分辨分辨颜颜色色细节细节不能不能光敏感光敏感运运 动动700万万1.2亿亿19无脊椎动物无脊椎动物（去极化）（去极化）脊椎动物脊椎动物（超极化）（超极化）视视细细胞胞的的光光反反应应202122视细胞在视网膜上的位置视细胞在视网膜上的位置23视细胞在视网膜上的位置视细胞在视网膜上的位置24视锥细胞对颜色的感知视锥细胞对颜色的感知253.2.2 视网膜的细胞连接视网膜的细胞连接 纵向连接：纵向连接：视细胞视细胞双极细胞双极细胞神经节细胞神经节细胞 横向连接：横向连接：水平细胞、无足细胞水平细胞、无足细胞（有利于运动视觉有利于运动视觉）视杆细胞视杆细胞视锥细胞视锥细胞双极细胞双极细胞神经节细胞神经节细胞26横向信息交流横向信息交流27视网膜的结构与信息传递，视网膜的结构与信息传递，光线方向？光线方向？视视细胞细胞双极双极细胞细胞神经神经节节细胞细胞Photo-receptorBipolar cellGanglion cell视视神经神经水平水平细胞细胞无足无足细胞细胞Horizontal cellAmacrine cellOptic nerve图图3-6，删此神经节细胞，删此神经节细胞28 3-1 293.3 视觉通路视觉通路 视觉通路视觉通路：由：由视神经、视交叉、视束、外侧膝视神经、视交叉、视束、外侧膝状体、视放射、视皮层状体、视放射、视皮层(视中枢视中枢)组成。组成。30视觉通路（视觉通路（Visual pathway）视神经视神经视交叉视交叉视视 束束视放射视放射外侧外侧膝状体膝状体视皮层视皮层313.3.1 视神经纤维视神经纤维 视神经纤维：视神经纤维：神经节细胞的轴突，人眼平均视神经纤维数神经节细胞的轴突，人眼平均视神经纤维数 为为(10.08 1.61)105，视神经纤维平均直径，视神经纤维平均直径0.99 0.04 m，视神经盘面积仅为视神经盘面积仅为2.28 0.61mm2。23mm2100万根万根32视神经纤维长度？视神经纤维长度？最长的神经纤维长度？最长的神经纤维长度？坐骨神经坐骨神经1.2 m10-厘米量级厘米量级33压迫颅内视神经压迫颅内视神经3435神经细胞神经细胞Nerve cell 树突树突 Dendrites突触突触 轴突轴突 Axon 神经纤维神经纤维 nerve fiber 神经细胞间的信号传递神经细胞间的信号传递AxonDendrites36毒品与中毒？毒品与中毒？37视神经纤维的传输速率视神经纤维的传输速率 单根视神经的传输速率：单根视神经的传输速率：5 Bit/s（报道数据）（报道数据）单眼视神经的传输速率：单眼视神经的传输速率：5 MB/s（报道数据）（报道数据）如果这样计算如果这样计算每秒每秒25帧帧分辨率分辨率1280*720RGB三色三色看电影时视觉看电影时视觉每秒传输每秒传输GB量级量级Why？38信息整合信息整合复杂而有序复杂而有序39光照光照视细胞、双极细胞、神经节细胞的电反应视细胞、双极细胞、神经节细胞的电反应 感受野感受野 光敏面光敏面40光敏元件的光敏元件的光敏面光敏面光敏元件光敏元件413.3.2 视交叉视交叉 视交叉：视交叉：来自鼻侧的那部分视神经进行交叉，其信息最终来自鼻侧的那部分视神经进行交叉，其信息最终 到达对侧的那一半大脑视皮层。到达对侧的那一半大脑视皮层。人人 类：类：半半半交叉半交叉一般动物：一般动物：部分不交叉部分不交叉低等动物：低等动物：完全交叉完全交叉功效和用途：功效和用途：有共同的视野有共同的视野立体视觉等立体视觉等42434445完全交叉完全交叉46部分交叉部分交叉47部分交叉部分交叉48兔子眼中的世界？兔子眼中的世界？493.3.3 视束视束 视束：视束：视交叉与外侧膝状体之间的那段视神经纤维束，称视交叉与外侧膝状体之间的那段视神经纤维束，称 为视束。为视束。右侧视束右侧视束由来自由来自右眼颞侧的视神经右眼颞侧的视神经和和左眼鼻侧的左眼鼻侧的 视神经视神经组成；组成；左侧视束左侧视束由来自左眼颞侧的视神经和右眼鼻由来自左眼颞侧的视神经和右眼鼻 侧的视神经组成。侧的视神经组成。视束的损伤可能可能导致偏盲导致偏盲（hemianopsia）503.3.4 外侧膝状体及视放射外侧膝状体及视放射外侧膝状体外侧膝状体是视觉的皮质下中枢，位于大脑脚外侧，视是视觉的皮质下中枢，位于大脑脚外侧，视丘枕的下外面，为间脑（后丘脑）的一部分，丘枕的下外面，为间脑（后丘脑）的一部分，视觉信息在视觉信息在此进行中继转换此进行中继转换。视放射视放射是来自外侧膝状体的神经纤维。是来自外侧膝状体的神经纤维。鼻鼻侧侧的的一一半半视视神神经经纤纤维维交交叉叉到到对对侧侧的的外外侧侧膝膝状状体体，另另一一半半不不交交叉叉的的视视神神经经纤纤维维各各自自直直达达同同侧侧的的外外侧侧膝膝状状体体。视视网网膜膜左左半半边边的的信信息息，到到达达左左侧侧的的外外侧侧膝膝状状体体，视视网网膜膜右右半半边边的的信信息息，到到 达达 右右 侧侧 的的 外外 侧侧 膝膝 状状体。体。513.3.5 视皮层视皮层 视皮层（视觉中枢）视皮层（视觉中枢）位于大脑左右两半球的后部，它相位于大脑左右两半球的后部，它相当于当于Brodmann大脑机能分区定位图的大脑机能分区定位图的17区，以及部分区，以及部分18区区和和19区。狭义而言，只有区。狭义而言，只有17区才称为视区。区才称为视区。1817195253敲击后脑，为何会眼冒金星？敲击后脑，为何会眼冒金星？敲击视皮层产生的电脉冲与敲击视皮层产生的电脉冲与实际看到星星时一样实际看到星星时一样54大脑视皮层（视中枢）大脑视皮层（视中枢）视视区区18191755正确的睡眠姿势正确的睡眠姿势5657 正确的睡眠姿势正确的睡眠姿势 利于心脏和视中枢利于心脏和视中枢58 视皮层视皮层(视中枢视中枢)的信息处理的信息处理 视神经一部分直接到达中脑上丘，完视神经一部分直接到达中脑上丘，完 成成瞳孔对光的生理反射瞳孔对光的生理反射。主动、被动主动、被动 来自视觉通路的信息，到达位于大脑左右半球来自视觉通路的信息，到达位于大脑左右半球 后部的后部的视皮层视皮层(视中枢视中枢)，Brodmann大脑机能定大脑机能定 定位图的定位图的17区区，部分，部分18区和部分区和部分19区区。视觉中枢神经细胞：圆形对称型细胞视觉中枢神经细胞：圆形对称型细胞 简单型简单型 细胞细胞 复杂型细胞复杂型细胞 超复杂型细胞超复杂型细胞 教皇细教皇细 胞胞。59视觉视觉通路通路60简单细胞简单细胞61复杂细胞复杂细胞62超复杂细胞超复杂细胞633.4 视觉电生理视觉电生理 把把微微电电极极插插入入活活体体动动物物的的视视网网膜膜或或视视神神经经，记记录录在在一一定定光光照照下下产产生生的的电电信信号号的的方方法法，称称为为视视觉电生理觉电生理。（实际操作时，并非将电极插入）实际操作时，并非将电极插入）视觉电生理视觉电生理 眼电图（眼电图（EOG）视网膜电图（视网膜电图（ERG）视觉诱发反应（视觉诱发反应（VER）646566相关技术相关技术脑电图的检测脑电图的检测67脑脑电电波波控控制制68意念意念(脑电波脑电波)控制飞机控制飞机Whats New69 眼电图眼电图（EOG）测量视网膜静息电位测量视网膜静息电位。视网膜电图视网膜电图（ERG）测量视网膜对光刺激产生的梯度反应测量视网膜对光刺激产生的梯度反应。视觉诱发反应视觉诱发反应（VER）测量视区皮质对视觉刺激引起的电反应测量视区皮质对视觉刺激引起的电反应。70实例：实例：视觉诱发反应综合测试视觉诱发反应综合测试请读出字的请读出字的“颜色颜色”，而不是字的，而不是字的“发音发音”红红橙橙黄黄绿绿青青蓝蓝紫紫713.5 视野视野中心视野与周边视野中心视野与周边视野 视野视野 眼睛所看到的范围。视野分为周边视野(球面 视野)与中心视野(平面视野)。特点：上下窄，水平宽。72视野很开阔视野很开阔73视野受限制视野受限制743.5.1 中心视野中心视野 中心视野中心视野：围绕注视点围绕注视点30 视角视角内内的视野，也称的视野，也称平平面面 视野视野。其中：其中：黄斑部的视野范围约为黄斑部的视野范围约为5，中央凹的视野范围约为中央凹的视野范围约为1 20，中心视野颞侧中心视野颞侧15.5 处为生理盲点。处为生理盲点。3-2飞蚊症？飞蚊症？视野中移动的黑点和黑区等视野中移动的黑点和黑区等753.5.2 周边视野周边视野 周边视野周边视野：中心视野以外的视野，广义地，眼睛注中心视野以外的视野，广义地，眼睛注 视某一点时的整个范围，也称球面视野。视某一点时的整个范围，也称球面视野。分为分为单眼视野单眼视野和和双眼视野双眼视野（可达（可达124 视角），视角），又分为静态视野和动态视野。又分为静态视野和动态视野。视野检查作用：早期诊断视网膜脱 落、青 光 眼、偏盲、黄斑部病变等76人人类类的的双双眼眼视视野野77金茂大厦金茂大厦88层层高高420.5米米离金茂大厦多远离金茂大厦多远才能看整体？才能看整体？78在什么情况下，可就近在什么情况下，可就近将金茂大厦完整呈现在视野中将金茂大厦完整呈现在视野中79808182马马的的单单眼眼与与双双眼眼视视野野83家家猪猪的的双双眼眼视视野野84鸟鸟禽禽类类的的双双眼眼视视野野85猫猫头头鹰鹰的的双双眼眼视视野野86 3-387人眼动态视野与速度的关系人眼动态视野与速度的关系 在在静止状态下，静止状态下，160160180180度；度；时速时速4040公里时，公里时，9090度度100100度；反应距离度；反应距离1212米米。时速时速6060公里时，公里时，8080度度9090度；反应距离度；反应距离1717米米。时速时速8080公里时，公里时，6060度度7070度；反应距离度；反应距离2222米米。时速时速100100公里时，公里时，4040度；反应距离度；反应距离2828米米。时速时速140140公里时，公里时，2020度？反应距离度？反应距离3939米米。3-488人眼的动态视野与速度之间的关系人眼的动态视野与速度之间的关系 3-589To be continued90谢谢！