大脑怎么“看见”世界的——视觉系统知多少丨原创
王博
中科院之声
2016-06-28 13:34:27
诸位的眼睛，可以观赏你们喜爱的任何一幕戏。而我不知道，到底会有多少人在观看一幕戏、一场电影或任何一个场面时，意识到让你们可以享受到色彩、美景与动感的视觉是个奇迹，并对此抱有感激之情呢？
如果说几十亿年前生命的诞生是地球上迄今为止最美的奇迹，那么生物体的神经系统堪称这个奇迹中最耀眼的巅峰之作。
重量约为1.3千克，体积约为1200立方厘米，包含大约860亿个神经元（即神经细胞，是神经系统的结构与功能单位）以及同样数量的非神经元细胞（例如对神经元提供支撑和保护作用的胶质细胞，运输氧气和养料的血管组织等），人类大脑的复杂程度与奥妙之处被很多神经科学家认为并不亚于广袤无垠充满未知的浩瀚宇宙。
神经系统的功能，概括来说就是根据生物个体的需要以及外部环境的变化来控制或调节自身的行为以及内环境的稳态。这个过程抽象下来实际就是获取信息、处理信息以及输出信息。外界环境信息的获取及处理主要由感觉系统来负责，包括视觉系统、听觉系统、嗅觉系统、味觉系统和触觉系统等。在生物体获取的所有外界信息中，视觉信息占有很大的比例，尤其是对于高等动物这一现象更为明显。
对于一个正常人，视觉信息占全部感觉信息的70%以上。视觉系统在结构上主要包括眼睛（主要指视网膜）、外侧膝状体（简称外膝体）以及视皮层（包括初级视皮层以及纹外皮层）等，在功能上主要负责视觉信息的获取和处理进而形成视觉，同时也与其他脑区一同参与到一些和视觉成像无关的行为控制中。
视觉系统是目前为止研究得最为广泛也最为深入的感觉系统之一。
一方面是由于视觉的重要性，另一方面则是基于视觉系统本身的特点和研究优势。视觉信息的获取过程主要发生在视网膜中，而对这些信息进一步的加工处理则发生在视网膜、外膝体、视皮层等。
视网膜中的神经元，根据不同的形态和功能主要分为五大类：光感受器负责光电转换，双极神经元负责接收光感受器输出的信号并传递给下游的视网膜神经节细胞，而信息从光感受器到双极细胞以及从双极细胞到神经节细胞的传递过程分别受到水平细胞和无长突细胞的调节，视网膜神经节细胞则是视觉信息在视网膜中的最后一站，其对信息进行加工整合后将电信号向下一级脑区外膝体的中继细胞进行传递。
视皮层在神经系统这部“巅峰之作”中，大脑皮层的形成可称为“画龙点睛之笔”。进化过程中哺乳动物才开始出现的皮层结构，在学习记忆、语言思考以及知觉意识等高级功能方面发挥着至关重要的作用，且越是高等的生物，其皮层的结构和功能则越是发达。通常所说的视皮层主要包括初级视皮层（又称作纹状皮层或视觉第一区域，即V1）和纹外皮层（例如视觉第二、第三、第四、第五区域等，即V2、V3、V4、V5）。
实际上，根据神经解剖学和生理学的研究，现在已经知道的猴皮层上至少有35个区域与视觉功能有关。