怎样使眼球上下左右转动 ? 眼睛卜附着有 6 条肌肉。从眼球的上下左右向后伸出 有 4 条直肌 ‚ 同时 ‚ 在眼球两侧还斜向伸出有 2 条斜肌。 眼球就是通过这 6 条肌肉的伸缩来转动。 比如说你阅读这篇文章 ‚ 眼球需要左右转动 ‚ 这主要是 靠附着在眼球左右两侧的外直肌和内直肌的伸缩来实 现的。 人类通过眼球的转动 ‚ 可以保证在上下 ( 垂直 ) 方向约 125 ∘、左右 ( 水平 ) 方向约 190 ∘的视野 ( 能够看见的范围 ) 。

动态视力非常好的运动员能够灵巧地转动眼球。 例如棒球和网球选手比赛时能够迅速转动眼球跟 踪快速移动的球体 ‚ 以此来保证自己视最清晰的视 野中心始终随着球体一起移动。 此外 ‚ 在凝视某一点时 ‚ 我们的眼球也会不停地颤 动。这种小颤动是无意识的 ‚ 表面上看不出来。 事实上 ‚ 在这种情况下 ‚ 如果没有眼球的这种颤动 ‚ 我们反而会看不清楚。眼球颤动能够使进入眼睛 的光线照射在眼底的位置不停地作微小变动 ‚ 从而 维持眼睛在持续注视某一点时有最好的视力。

人眼的视野范围有多大 ? 面对前方 ‚ 可以看见的范围在水平方向 约为 190 ∘ ‚ 在垂直方向约 125 ∘。这其中 ‚ 在水平方向两眼都能够看见的范围只 有约 120 ∘。 可以辨别出颜色差异的视野范围 ‚ 在水 平方向为 60 ∘〜 120 ∘ ‚ 在垂直方向为约 70 ∘。视野的中心能够看清细节的范围 ‚ 宽度只有 1 ∘。顺便提到 ‚ 向前伸直手臂 ‚ 竖起食指 ‚ 这时你看到的食指的指甲宽 度就正好大约为 1 ∘。

瞳孔怎样调节进入眼睛的光量 ? 将眼睛比喻为一台照相机 ‚ 眼睛内部则相当于照 相机的暗箱。 来自外部的光线只能从眼睛前面的一个叫做瞳孔 的开孔进入眼睛的内部。瞳孔开在一个环形组织 ‚ 即虹膜的中央 ‚ 通过虹膜肌肉的伸缩来改变瞳孔 的大小 ‚ 调节进入眼睛的光量。 当外部的光线非常强时 ‚ 瞳孔直径最小可以缩小 至 2 毫米左右 ( 缩瞳 )‚ 以此来减少进入眼睛的光量。 反之 ‚ 当外部光线非常暗时 ‚ 瞳孔直径最大可以扩 至 8 毫米左右 ( 散瞳 )‚ 以此来增加进入眼睛的光量。

怎样做到既能看远也能看近 ? 我们的眼睛既可以清晰地看到远处的景物 ‚ 也可以清晰看到近处的物体 ‚ 这是因为我 们的眼睛具有自动对焦的能力。看远处景 物时 ‚ 眼睛内折射光线的第二透镜晶体会 自动变得较薄 ; 相反 ‚ 你在看近处的这篇文 章时 ‚ 晶状体会自动变得较厚。

那么 ‚ 晶状体的厚通过什么方式改变 ? 晶状体是由薄膜包裹着像果冻一样的胶状体 所形成的一种组织 ‚ 既有弹性又有一定的硬 度。晶状体与虹膜后面的睫状体由细带 ( 晶 状体悬韧带 ) 相连。晶状体悬韧带作用于晶 状体的拉力随睫状体肌肉伸缩而变化 ‚ 以此 来改变晶状体的厚度。 我们知道 ‚ 数码相机也可以自动对焦。不过 ‚ 它不是通过己变透镜的形状来对焦 ‚ 而是通 过移动透镜的前后位置来对焦。

鱼类也是靠移动晶状体的位置来调节对焦。 鱼类的晶状体很坚硬 ‚ 无法改变形状。 鸟类调节对焦则不仅依靠改变晶状体的形 状 ‚ 也依靠改变角膜的形状。事实上 ‚ 在鸟类 改变光线折射 ( 屈光 ) 程度方面 ‚ 角膜的作用比 晶状体还要大。改变角膜形状使之有较大 弯曲 ‚ 相比改变晶状体的形状而言 ‚ 更容易在 看近处物体时实现准确对焦。 鸟鸦等鸟类在地面觅食时能够看见人眼看 不见的小虫 ‚ 原因就在于此。

人眼能够分辨多小的细节 ? 进入眼睛的光聚焦在起感光作用的视网膜上 形成图像。视网膜上排列着 1 亿多个接受光 线的视细胞。每一个视细胞相当于数码相机 感光器件 CCD 上的一个像素 ‚ 这意味着在视网 膜上的成像有多达 1 亿个以上的像素。 不过 ‚ 在 CCD 上像素密度的分布是圴匀的 ‚ 而在 视网膜上视细胞密度的分布却不是均匀的。 我们的视网膜 ‚ 仅在中心位置的一个叫做中央 窝的区域 ‚ 视细胞才具有最大的密度。因此 ‚ 不在视野中心区域的对象 ‚ 我们的眼睛便看不 清细节。

那么 ‚ 使用中央窝 ‚ 我们的眼睛能够看清多小的细 节呢 ? 视力好的人能够分辨 “ 位于 10 米远处的一 个寛度为 1.5 毫米的缺口 ” 。在检查视力时 ‚ 这样 的视力是 2.0 。 视力的好坏取决于位于中央窝位置的视细胞之 间的间隔。具体说来 ‚ 看彼此靠近的两点 ‚ 要能够 将两者区分开来 ‚ 来自这两点的光线必须至少要 分别聚焦在相邻的两个细胞上。在中央窝区域 ‚ 相邻视细胞中心的间隔为 毫米。这意味着 ‚ 两点之间的距离若小于 10 米远处的一个 1.5 毫米 的缺口的寛度 ‚ 由于它们进入眼睛的光线不会被 中央窝的两个视细胞分别接受 ‚ 我们无法将它们 区分开来。

为何能够看见各种颜色 ? 我们眼睛看见的是一个彩色的世界。那么 ‚ 人眼能 够办别多少种颜色呢 ? 考虑到颜色的种类 ( 色调 ) 、 鲜明程度 ( 色饱和度 ) 和明亮度 ( 亮度 ) 等不同条件 ‚ 我 们的眼睛最多可以辨别数百万种不同的颜色。 色觉是由视网膜上 3 种不同的视锥细胞产生的。它 们分别叫做感红视锥细胞、感绿视锥细胞和感蓝 视锥细胞。这 3 种锥体细胞能够感受到光的波长各 不相同。进入眼睛的光具有不同波长和强度的组 合 ‚ 因而我们会感觉到不同的颜色。

3 种视锥细胞能够感受的光的波长范围大致是 400 〜 700 纳米 ( 一纳米 =100 万分之一毫米 ) 。人 眼在 490 纳米附近 ( 蓝〜绿 ) 和在 590 纳米附近 ( 黄 〜橙 ) 具有最好的辨别颜色的能力 ‚ 甚至可以察 觉到 1 纳米的波长差异。 视网膜不只是感光体 ‚ 还是处理信号的 “ 计算器 ” 。

视网膜上的视细胞接受到光以后 ‚ 将光转换为能 够由神经传送的电信号。然而 ‚ 视细胞产生的电 信号并不直接传送至大脑。那么 ‚ 这种电信号是 怎样传送的 ? 视网膜的神经细胞构成一个金字塔型的网络。 最后将电信号传送至大脑的是大约 100 万个神 经节细胞。视网膜上的大部分情况都是由一个 神经节细胞接受来自多个双极细胞的信号。而 双极细胞也是由一个细胞接受来自多个视细胞 的信号。也有更复杂的况 ‚ 一个视细胞将信号传 送给多个双极细胞 ‚ 一个双极细胞将信号传送给 多个神经节细胞。

在电信号如此作接力式传递的过程中 ‚ 图像的色 彩和对比度都会得到调整。同时 ‚ 还有另外两种 神经细胞 ‚ 无长突细胞和水平细胞起到协助调整 图像的作用。 例如 ‚ 一个水平细胞同多个视细胞相连接 ‚ 它会选 择性地接受来自某个细胞的信号 ‚ 并减弱来自其 他视细胞的信号。无长突细胞则将连接神经节细 胞和双极细胞的不同接头彼此连接起来 ‚ 也有调 整图像的作用。 电信号经过这样处理之后才传送至大脑。

在脑内将图像分为 3 部分处理

大脑看见怎样的图像 ?

眼睛如何随年龄而变化 ? 我们需要知道的第一件事是 ‚ 人的眼球在 20 岁以 前一直在发育生长。在停止生长以前 ‚ 无一例外 ‚ 每个人的眼睛都在向 “ 近视 ” 发展。 新生儿的眼球前后长度较短 ‚ 是生来的远视眼 ‚ 无 论看近还是看远 ‚ 光线都聚焦在视网膜后方。此 后 ‚ 眼球长大 ‚ 前后才逐渐变长。这意味着 ‚ 随着 年龄的增长 ‚ 光线聚焦的焦点会逐渐向前靠近视 网膜。与此同时 ‚ 角膜的弯曲程度也逐渐增大 ‚ 对 光线的折射增强 ‚ 也使焦点逐渐移向视网膜。这 两个因素都是使眼睛逐渐向 “ 近视 ” 发展。

换句话说 ‚ 一个人出生时眼睛有多大程度的远 视 ‚ 此后又向近视发展到何种程度 ‚ 这两个因素 决定了此人成年后眼睛对光线的屈光特性。 不过 ‚ 眼睛在眼球停止生长以后仍然会发生各 种变化 ‚ 我们先来看晶状体的变化。 随着进入老年 ‚ 晶状体会变为黄色 ‚ 而且深度逐 渐加大 ‚ 看颜色的主观感觉也会发生变化。不 过 ‚ 由于晶状体变色是一种缓慢进行的过程 ‚ 自 己通常不会感觉到看颜色与以前有什么不同。

此外 ‚ 晶状体还会失去弹性、变硬 ‚ 结果无法 在看近处物体时实现正确对焦 ‚ 发展为老花眼。 再进一步 ‚ 晶状体变混浊 ‚ 不透明 ‚ 这就是白内 障。 80 岁以上老人大多患有白内障。 视网膜也会出现异常。视网膜有一个以中央 窝为中心 ‚ 聚集了大量黄色素的叫做黄斑的区 域。如果黄斑区域的视网膜层有一部分发生 萎缩 ‚ 出现了异常血管 ‚ 这就是近年来有增加 趋势的一种眼病 ‚ 叫做 “ 年龄相关性黄斑变性 ” 。 年齢枧关性黄斑变性患者 ‚ 视野中心的图像会 变形、变暗。 70 岁以上的老人容易患这种眼 病 ‚ 原因之一是 ‚ 视网膜里积聚了很多没有被 吸收的废物。但对此还需要作更详细的研究。

不断取得进步的眼病治疗方法 眼病或者说视觉障碍是一模拟较常见的疾病。 比如说 ‚ 看远或自近都困难 ( 近视眼或远视眼 )‚ 看 东西模煳不清 ( 白内障等 )‚ 眼前像是有蚊虫飞来 飞去 ( 飞蚊症 ) 等等 ‚ 这都是因为眼睛出了毛病。 近视眼和远视眼是由于眼睛屈光 ( 折射光线 ) 异 常引起的。眼睛屈光是由眼内的两片 “ 凸透 镜 ”( 角膜和晶状体 ) 完成的。治疗近视或远视就 是要矫正眼睛的屈光 ‚ 使之接近正常。

患白内陪和飞蚊症是由于进入眼睛的光线到 逹视网膜的通道的 “ 透明度 ” 出了问题。前者是 晶状体变浑浊 ‚ 导致看东西模糊不清。后者是 玻璃体变混浊 ‚ 导致眼前有像蚊虫様的小黑点 飞来飞去。造成失明的主要原因则是接受光 的视网膜细胞或者传送电信号的视神经受到 损伤或者坏死。布满视细胞和神经的视网膜 是眼睛最复杂的部分 ‚ 治疗起来特别困难。