视觉神经生理学.ppt

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1、1,浙江大学 信息学部 光电信息工程学系 2014-10-11,章海军,第三章 视觉神经生理学系统,2,实践：观察(或拍摄)瞳孔直径变化,3,复习：视觉光学系统的结构,角膜、房水、(瞳孔)、晶状体、玻璃体、(视网膜),4,远视眼：平行光线聚焦在视网膜后,近视眼：平行光线聚焦在视网膜前,O,O,O,O,5,6,7,第三章 视觉神经生理学系统,3.1 视觉神经生理学系统概述3.2 视网膜的信息传递3.3 视觉通路与视皮层3.4 视觉电生理3.5 中心视野与周边视野,8,视觉系统，包括从角膜到视网膜的视觉光学系统，以及从视网膜到视皮层的视觉神经生理学系统两大部分。,9,身高1.6米的人站在20米远处

2、，其在观察者视网膜上的像的高度约为多少？,1.6mm,10,相距20米的两个人，能够互相看清楚对方的眼睛吗？,视觉神经生理学系统视锥细胞直径24m,视觉光学系统眼睛像尺寸约25m，4视角,3-0,11,12,视觉的形成过程示意图,晶状体,角膜,视神经,视觉通路,13,外界光线经眼球光学系统投射到视网膜上，由视网膜的视细胞将光信号转换成电信号，并经双极细胞、神经节细胞和视神经纤维将信号传递出眼球，再逐级传递到视皮层形成视觉。,14,视网膜的“倒长”结构,15,生理盲点,注视点,？,16,17,3.2.1 视细胞,视色素,视细胞：视网膜上的光感受细胞，分为,视锥与视杆细胞,700 万个,1.2 亿

3、个,18,3-00,19,视细胞及其功能(分工)比较表,20,视细胞的光反应,21,22,23,视细胞在视网膜上的位置,24,视细胞在视网膜上的位置,25,视锥细胞对颜色的感知,26,3.2.2 视网膜的细胞连接,纵向连接：视细胞双极细胞神经节细胞 横向连接：水平细胞、无足细胞（有利于运动视觉）,27,横向信息交流,28,视网膜的结构与信息传递，光线方向？,图3-6，删此神经节细胞,29,3-1,30,视觉通路：由视神经、视交叉、视束、外侧膝状体、视放射、视皮层(视中枢)组成。,31,视觉通路（Visual pathway）,32,3.3.1 视神经纤维,视神经纤维：神经节细胞的轴突，人眼平均

4、视神经纤维数 为(10.081.61)105，视神经纤维平均直径0.990.04m，视神经盘面积仅为2.280.61mm2。,23mm2,33,视神经纤维长度？,最长的神经纤维长度？,坐骨神经1.2 m,10-厘米量级,34,压迫颅内视神经,35,36,神经细胞Nerve cell,树突 Dendrites突触 轴突 Axon 神经纤维 nerve fiber,神经细胞间的信号传递,Axon,Dendrites,37,毒品与中毒？,38,视神经纤维的传输速率,单根视神经的传输速率：5 Bit/s（报道数据）单眼视神经的传输速率：5 MB/s（报道数据）,如果这样计算每秒25帧分辨率1280*7

5、20RGB三色看电影时视觉每秒传输GB量级Why？,39,信息整合,40,视细胞、双极细胞、神经节细胞的电反应,感受野,光敏面,41,光敏元件的光敏面,光敏元件,42,3.3.2 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 到达对侧的那一半大脑视皮层。,人 类：半半交叉一般动物：部分不交叉低等动物：完全交叉,功效和用途：有共同的视野立体视觉等,43,44,45,46,完全交叉,47,部分交叉,48,部分交叉,49,兔子眼中的世界？,50,3.3.3 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 为视束。右侧视束由来自右眼颞侧的视神经和左眼鼻侧的 视神经组成；左侧视束

6、由来自左眼颞侧的视神经和右眼鼻 侧的视神经组成。,视束的损伤可能导致偏盲（hemianopsia）,51,3.3.4 外侧膝状体及视放射,外侧膝状体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，视觉信息在此进行中继转换。视放射是来自外侧膝状体的神经纤维。,鼻侧的一半视神经纤维交叉到对侧的外侧膝状体，另一半不交叉的视神经纤维各自直达同侧的外侧膝状体。视网膜左半边的信息，到达左侧的外侧膝状体，视网膜右半边的信息，到达右侧的外侧膝状体。,52,3.3.5 视皮层,视皮层（视觉中枢）位于大脑左右两半球的后部，它相当于Brodmann大脑机能分区定位图的17区，以及部分1

7、8区和19区。狭义而言，只有17区才称为视区。,53,54,敲击后脑，为何会眼冒金星？,敲击视皮层产生的电脉冲与实际看到星星时一样,55,大脑视皮层（视中枢）,视区,18,19,17,56,正确的睡眠姿势,57,58,正确的睡眠姿势,利于心脏和视中枢,59,视皮层(视中枢)的信息处理,视神经一部分直接到达中脑上丘，完 成瞳孔对光的生理反射。主动、被动,来自视觉通路的信息，到达位于大脑左右半球 后部的视皮层(视中枢)，Brodmann大脑机能定 定位图的17区，部分18区和部分19区。,视觉中枢神经细胞：圆形对称型细胞 简单型 细胞 复杂型细胞 超复杂型细胞 教皇细 胞。,60,视觉通路,61,

8、简单细胞,62,复杂细胞,63,超复杂细胞,64,把微电极插入活体动物的视网膜或视神经，记录在一定光照下产生的电信号的方法，称为视觉电生理。（实际操作时，并非将电极插入）,视觉电生理,眼电图（EOG）,视网膜电图（ERG）,视觉诱发反应（VER）,65,66,67,相关技术脑电图的检测,68,脑电波控制,69,意念(脑电波)控制飞机,Whats New,70,眼电图（EOG）测量视网膜静息电位。视网膜电图（ERG）测量视网膜对光刺激产生的梯度反应。视觉诱发反应（VER）测量视区皮质对视觉刺激引起的电反应。,71,实例：视觉诱发反应综合测试请读出字的“颜色”，而不是字的“发音”,红橙黄绿青蓝紫,

9、72,3.5 视野中心视野与周边视野,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。,73,视野很开阔,74,视野受限制,75,3.5.1 中心视野,中心视野：围绕注视点30视角内的视野，也称平面 视野。,其中：黄斑部的视野范围约为5，中央凹的视野范围约为120，中心视野颞侧15.5处为生理盲点。,3-2,飞蚊症？视野中移动的黑点和黑区等,76,3.5.2 周边视野,周边视野：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。分为单眼视野和双眼视野（可达124视角），又分为静态视野和动态视野。,视野检查作用：早期诊断视

10、网膜脱落、青光眼、偏盲、黄斑部病变等,77,人类的双眼视野,78,金茂大厦88层高420.5米,离金茂大厦多远才能看整体？,79,在什么情况下，可就近将金茂大厦完整呈现在视野中,80,81,82,83,马的单眼与双眼视野,84,家猪的双眼视野,85,鸟禽类的双眼视野,86,猫头鹰的双眼视野,87,3-3,88,人眼动态视野与速度的关系,在静止状态下，160180度；时速40公里时，90度100度；反应距离12米。时速60公里时，80度90度；反应距离17米。,时速80公里时，60度70度；反应距离22米。时速100公里时，40度；反应距离28米。时速140公里时，20度？反应距离39米。,3-4,89,人眼的动态视野与速度之间的关系,3-5,90,To be continued,