2.1　视觉研究简史

视觉的感受器是眼睛。从某种意义上说，人眼同时具有“成像光组＋光电变换系统”的作用，可比拟为一架照相机，更确切地说类似于一架数码摄像机。它的屈光成像装置主要是晶状体，相当于照相机的镜头，瞳孔的作用与可变光圈（光阑）类似，眼球壁相当于暗箱，而视网膜相当于彩色感光胶片或CCD与CMOS等光电接收器。

其实，人眼的结构、机理和功能，绝非任何照相机所能比拟。当人们用眼睛观察周围的景物时，瞳孔自动调节直径以适应外界光线的强弱，晶状体则将光线清晰聚焦到视网膜上。对于照相机而言，必须采用由多个透镜组成的镜头组才能实现清晰调焦，每实现一次调焦都需要耗费一定的时间，而眼睛的单个晶状体功能就等同于照相机的镜头组，甚至功能更加完善，而且整个调焦过程几乎瞬间完成。外界景物经眼球光学系统成像后，视网膜上的感光细胞将这些光信号转变成生物电信号，由神经系统逐级传递至大脑；大脑再依据经验、记忆、分析、判断和识别等极为复杂的过程，最终产生视觉（图2‐1）。

图2‐1　视觉的形成过程示意图

自古以来，科学家们就一直在探究“眼睛是怎样工作的？”这一使人迷惑不解的问题。早在公元前500年，古希腊医师希波克拉底（Hipppocrates）和亚里士多德（Aristotle）就已经开始研究眼睛的构造，并得到了眼睛结构相当精确的知识。据说，古希腊的医生们还能对眼睛施行精细的外科手术，但是，他们并不了解“视觉”这个基本事实。

加伦（Galen，129—201）对动物的眼睛进行了观察，并提出了自己的学说。他对视觉的观点在15世纪前一直得到广泛的信奉。但是他的观点有两大错误，其一，以为眼睛的光感受器不是视网膜而是晶状体；其二，认为视觉是借助于晶状体辐射的光而完成的。按照这一观点，人眼在夜晚或黑暗的环境中应该具备与明亮的白天一样好的视觉，而这显然不符合视觉的实际。因此，加伦的观点是经不起推敲的。(www.daowen.com)

到了公元15世纪，达・芬奇（Leonarde davinci，1452—1519）认为视觉的形成来自于光进入眼睛后所成的像。但限于当时的科学水平，他作了以下含混不清的叙述，即眼睛把自身的像通过空气送入所有的物体、又把物体取回于自身之中，在眼睛的表面认识物体。他认为进入眼睛的光线会聚于晶状体后的某一点，从而在眼底形成正立像。把晶状体视为光感受器的这种观点表明，一旦离开了实证的研究，就会陷入错误。

后来，莫利科斯（Mauroiycus，1495—1575）否定了这种错误观点。他认为来自物体的光由于晶状体的折射后在视网膜上成像。之后，拍拉得（Platter）进行了解剖学研究，由其结构推断功能，发现晶状体相当于一个透镜。开普勒（Kepler，1604）从物理学上演示和证明了光是怎样由于晶状体的折射而在视网膜上成像的。几乎与此同时，德斯卡特（Descartes，1596—1650）对晶状体进行了几何光学分析。基于这些物理学的研究，公元1625年，德国人谢纳（Scheiner）对牛的眼睛作了进一步解剖。他将牛眼后壁的包膜除去，露出了透明的内壁，即视网膜。据此，谢纳在动物的视网膜上看到位于眼睛前面的物体的微小像，从而证明了来自物体的光线经过眼睛晶状体折射后成像于视网膜上的过程，从此结束了此前关于视觉问题的许多错误观念。

20世纪50年代，瓦尔德（Wald）和达特诺尔（Datrnall）等人已从鸽子等动物的视网膜中抽提出视锥细胞的视色素；罗斯顿（Rushton）首先用视网膜反射密度测量技术对人眼视网膜的视色素进行了研究，并在中央凹发现有两种视锥细胞色素，一种是绿敏色素，另一种是红敏色素，从而开拓了研究色觉的新领域。

在最近三十多年，对视觉的研究取得了一系列更重大的成就。科学家们从视觉信息的传递角度来研究视觉的形成过程，并已深入到大脑视皮层。特别是前苏联学者采用热像仪扫描动物的大脑视皮层，在不同景物刺激下，获得了视皮层的不同热像图，证实了科学家们对视觉过程的假设——眼睛所见的物体确实是反映在大脑皮层上。

由此可见，对整个视觉形成过程的初步认识，从确认眼球以晶状体进行成像，到认识视网膜的视细胞对视觉信息的接收、转换和传递，直至大脑皮层对信息的处理，最终形成完整的视觉，经历了约2000年的漫长历史。但直至今日，并不是说人们已对整个视觉过程已全部认识清楚，相反，仍然存在大量需要研究的课题。而且随着时代的发展，还会有更多新的难题需要人们去研究攻克。