外界物体在视觉中枢生成视觉感觉的过程和结果。
视觉形成的过程经过视觉特定的光学系统以及广泛的神经网络,通过能量转换,将信息逐级传递,最终产生视觉辨认和图像识别等一系列相互作用。视觉是通过视觉系统的外周感觉器官(眼)接受外界环境中一定波长范围内的电磁波刺激,经中枢神经系统有关部分进行编码加工和分析后获得的主观感觉。
视觉传导通路
视觉的形成依靠完善的视觉传导通路。视觉传导通路就是外界物体在视觉皮质中枢形成完整映像,即主观的视觉感觉,经过神经传入的路线。视觉传导通路包括两条通路:
①视觉第一通路,为视觉冲动大部分的去向。光线照射物体上形成的反射光线经眼的屈光间质,包括泪膜、角膜、房水、晶状体和玻璃体,聚焦于视网膜,光信号造成视网膜感光细胞,即视锥细胞和视杆细胞,外节的盘膜的视色素——视紫红质和视紫蓝质,发生光化学反应,将光能转换成化学能,导致细胞膜电位的改变,从而产生电信号,电信号经过视网膜双极细胞传递给视网膜神经节细胞胞体,形成神经冲动,通过视神经,即视网膜神经节细胞轴突汇集,经过视交叉和视束,在外侧膝状体内再次交换神经元后,经视放射,传入至枕叶视觉皮质中枢。
②第二条视觉通路,是视束的小部分纤维经上丘臂,到达上丘和顶盖前区,上丘浅层神经元再投射到丘脑,交换神经元后投射到视觉皮质中枢,由于不经过外侧膝状体,又称为外侧膝状体外通路。视觉形成通路中,视网膜、外侧膝状体和视觉皮质中枢是视觉信息处理、加工,以及最终形成视觉主要部分。在视觉系统中,视网膜是与感光机制以及视觉信号处理机制关系最为密切的部分。在视网膜内,外界信息经过三级神经元的处理和传导,即感光细胞-双极细胞-视网膜神经节细胞,完成光信号向电信号转换的过程。人类外侧膝状体从腹侧到背侧有6层细胞,同侧和对侧视神经纤维分别投射于2、3、5和1、4、6层,完成第三次神经元交换。初级视皮层即Brodmann17区,位于距状裂上下唇,是人类视觉纤维终止处。视皮层主要有6层,并分成若干亚层,这些亚层的输入起源于外侧膝状体的不同层次,并有不同的投射,这些特点是视觉系统对视觉信息进行平行处理的解剖学基础。视觉形成除主要与Brodmann17区有关外,还与纹状旁区以及其周围的纹状周围区,即Brodmann18、19区有关,这些区域是视觉联合区。视觉联合区从大脑感觉区接受输入信息,并提供给更高水平的知觉组成。如这些视觉联合区受损,会发生视觉不识症,表现为患者视力正常,但丧失认识和区别不同形状的能力,或能看见物体,但不能命名物体。
视觉信息处理理论与视觉功能通道
关于视觉信息在视觉系统处理的过程有两种学说:
①加拿大裔美国神经生物学家D.H.胡贝尔和瑞典神经生物学家T.N.威塞尔提出的分级处理的理论。该理论认为视觉系统内功能复杂性程度不同的神经元,以串行序列,如简单细胞到复杂细胞再到超复杂细胞进行连接和信息处理。
②另一种学说认为不同性质的视觉信息成分按不同的神经通道预处理并输入视皮层,再由不同性质的皮质细胞分别进行分析处理。已有大量证据显示视觉中枢信息本质是一个平行处理过程,同时又是一种由低级向高级逐步升级的信息处理过程。
视觉基本功能
包括光觉、形觉、色觉、运动觉以及双眼立体视觉等(见眼生理),这些视觉功能形成有着不同视觉通道,这些视觉通道包括给光/撤光通道、空间频率通道、颜色信息处理通道、空间方位信息通道、运动方向信息通道以及左、右眼信息通道等。在不同通道中,有着不同的视网膜-外侧膝状体-视皮层间的投射,并有不同性质的神经元参与。