互动科普

为何能够看见各种颜色？

我们眼睛看见的是一个彩色世界。那么，人眼能够辨别多少种颜色呢？考虑到颜色的种类（色调）、鲜明程度（色饱和度）和明亮程度（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的光的波长各不相同。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（1纳米＝100万分之1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。

图：视网膜形成一个碗状感光曲面

上图只绘出了眼球的视网膜。中央窝位于碗状视网膜底部靠近中心的位置，其右侧是连接至大脑的视神经从中穿过的孔（视神经乳头）。

视网膜不只是感光体，还是处理信号的“计算机”

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。也有更复杂的情况，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视细胞的信号，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。

图像经过怎样的线路从眼睛传送至大脑？

人类的两个眼球分隔开来位于左右两个不同位置。因此，在左眼视网膜上形成的图像和在右眼视网膜上形成的图像其实稍微有所不同。

在视网膜上形成的图像以电信号的形式通过相当于“通讯电缆”的视神经传送至大脑。左右两根视神经在视交叉处交叉，此后，各自的末端在相当于“中继站”的外侧膝状体同另一种两条“电缆”相连。这另一种“电缆”才连接至位于脑后部的初级视觉区。

这种传送图像信息的线路，不论何处受到损伤都会造成对应的视野部分丢失。例如，如果右脑的初级视觉区全部受到损伤，就会丢失视野的左半部分。事实上，视野的不同部分是经由不同的信息路径传送的。

到达初级视觉区的图像还会再送到大脑的其他区域作信息处理，处理后的结果才是我们视觉感知的图像。

（本文发表于《科学世界》2012年第4期）