暗視覺

暗視覺,是指在黑夜或弱光環境中,看到的景物全是灰黑色,只有明暗感,沒有彩色感。暗視覺主要是桿狀細胞在作用。

基本信息

簡介

眼睛眼睛

明視覺和暗視覺(Photopic and ScotopicVision)不同波長的光刺激在兩種亮度範圍內作用於視覺器官而產生的視覺現象。在光亮條件下,視錐細胞能夠分辨顏色和物體的細節。當刺激物作用於視網膜中央凹時,視敏度最高,偏高中央凹5°時,視敏度幾乎降低一半,在偏離中央凹40-50°的地方,視敏度只有中央凹的1/20。社網膜不同部位視敏度的判別與視錐細胞的分布情況是一致的。視風膜一定區域的視錐細胞數量決定著視覺的敏銳程度。視桿細胞只在較暗條件下起作用,適宜於微光視覺,但不能分辨顏色與細節。1912年。J.V.凱斯根據上述事實,提出了視覺的兩重功能學說,認為視覺有兩重功能:視網膜中央的“視錐細胞視覺”和視網膜邊緣的“視桿細胞視覺”,也叫做明視覺和暗視覺。

不同波長的光刺激在兩種亮度範圍內作用於視覺器官而產生的視覺現象。光刺激的亮度在約3個坎德拉(cd)以上時,主要由人眼錐體細胞獲得的視覺稱明視覺或錐體細胞視覺;光刺激的亮度約在10-3尼特以下,即在暗適應情況下主要由桿體細胞獲得的視覺稱暗視覺或桿體細胞視覺。人眼視網膜中央凹內錐體細胞最多,視網膜邊緣只有少數錐體細胞摻雜在桿體細胞中。桿體細胞主要分布在視網膜的邊緣,中央凹內沒有桿體細胞,而偏離中央凹20°時,單位面積上的桿體細胞密度最大。明視覺主要是中央視覺,而暗視覺則是邊緣視覺。因此在微光條件下,如想發現發光暗淡的星星,把目標保持在視覺注視中心反而不如以邊緣視覺觀察時清楚。

在人和大多數脊椎動物視網膜中存在著兩種感光換能系統。暗視覺(scotopicvision)系統是由視桿細胞和與它們相聯繫的雙極細胞神經節細胞等成分組成視桿系統,它們對光的敏感度較高,能在昏暗的環境中感受弱光刺激而引起暗視覺,但視物無色覺而只能區別明暗,且視物時只能有較粗略的輪廓,精確性差,也稱為晚光覺。

從動物種系的特點來看,某些只在白晝活動的動物如爬蟲類和雞、鴿、松鼠等,視網膜以視錐細胞為主,它們幾乎只有明視覺。而另一些只在夜間活動的動物如貓頭鷹等,視網膜中只有視桿而不含視錐細胞,這些動物只有暗視覺。

亮度適應

眼睛對於外界的亮度變化,能適當地調節錐狀體細胞和柱狀體細胞使之具有合適的感度。這種現象叫做“亮度適應”。對暗環境的適應(視野內的亮度在0.01cd/m2 以上,如白天,室外)主要是錐狀體細胞呈工作狀態。因此,暗適應過程很緩慢,而亮適應過程則快得多。

夜盲症

夜盲症患者是由於桿狀細胞內缺少感光化學物質(視紫紅質),在黑暗條件下視覺便發生困難。另外在一些晝視動物的視網膜中,只有錐狀細胞,而無桿狀細胞,晝視動物一般能分辨顏色。在大多數鳥類都是晝視的。在夜視動物的視網膜中則只有桿狀細胞,而無錐狀細胞。夜視動物一般都是色盲

食療

維生素A是構成視覺細胞中感受弱光的視紫紅質的組成成分視紫紅質是由視蛋白和11–順–視黃醛組成,與暗視覺有關。動物肝臟含豐富的維生素A。人體缺乏維生素A,影響暗適應能力,如兒童發育不良、皮膚乾燥、乾眼病夜盲症等。 正常成人每天的維生素A最低需要量約為3500國際單位(0.3微克維生素A相當於1個國際單位),兒童約為2000~2500國際單位。

視網膜上的視桿細胞含有視紫質而具有暗視覺的功能。適量的β-胡羅卜能促進視紫質達到正常含量,從而避免了缺少維生素A所致的暗視野適應遲鈍,也避免暗視野之後出現強光對眼睛所造成的損害。

暗視覺蝙蝠

暗視覺暗視覺蝙蝠

一直以來,人們認為蝙蝠是夜行性動物,眼睛退化,捕捉昆蟲主要用回聲定位來確定方位,蝙蝠是“瞎子”是不爭的事實。然而,中國科學院昆明動物研究所張亞平院士及其博士生沈永義發現,舊大陸果蝠並沒有回聲定位能力,它們主要依賴視覺和嗅覺來尋找食物,眼睛很“發達”。

該研究團隊成功克隆了控制形成視網膜上視桿細胞,這一細胞主導暗視覺感受器的RH1基因。科學家研究發現無論是眼睛退化的食蟲蝙蝠還是眼睛發達的舊大陸果蝠的視桿細胞全部都有表達RH1基因,說明了即使是那些眼睛高度退化的食蟲蝙蝠,它們仍然具有暗視覺。

張亞平研究團隊對該基因序列的進一步分析發現,該基因在果蝠與眼睛沒退化的食蟲蝙蝠墓蝠間發生了趨同進化,而眼睛都已經退化的長翼蝠和菊頭蝠也發生了趨同進化。該結果揭示了蝙蝠分化後,可能由於有些種類趨同於更多依賴視覺,眼睛發達;而有些是趨同於較少依賴視覺,眼睛退化,導致了RH1基因在蝙蝠裡面發生了多次趨同進化。這也就是為何人們會認為蝙蝠沒有視覺的原因。

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