視覺(jué)的中樞機(jī)制課件

1、第 五 章 視覺(jué)的中樞機(jī)制,一、視感覺(jué)二、視知覺(jué),感覺(jué)及感覺(jué)系統(tǒng)概述,1、定義：感覺(jué)是人們對(duì)客觀事物個(gè)別屬性的反映，是客觀事物個(gè)別屬性作用于感官，引起感受器活動(dòng)而產(chǎn)生的最原始的主觀映象。2、感覺(jué)系統(tǒng)：由感覺(jué)器官、傳入神經(jīng)、感覺(jué)通路和感覺(jué)中樞構(gòu)成。 3、感覺(jué)的類別按刺激源特點(diǎn)分為：（1）距離感覺(jué)系統(tǒng): 可對(duì)一定距離的事物產(chǎn)生感覺(jué)（刺激源與受器相距一定的距離），主要指視覺(jué)、聽(tīng)感覺(jué)系統(tǒng)。（2）化學(xué)感覺(jué)系統(tǒng): 對(duì)物質(zhì)的分子及其化

2、學(xué)性質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的系統(tǒng)（刺激源主要為化學(xué)物質(zhì)），主要指嗅、味感覺(jué)系統(tǒng)。 （3）軀體感覺(jué)系統(tǒng): 其他種感覺(jué)系統(tǒng)。相對(duì)于視感覺(jué)的分類：視感覺(jué)和非視覺(jué)感覺(jué)系統(tǒng)。,第一節(jié) 視感覺(jué),一、視覺(jué)感受器（一）眼解剖結(jié)構(gòu)與生理功能圖5-1 人眼球結(jié)構(gòu)模式圖晶狀體、玻璃體：折光功能視網(wǎng)膜：光感受器眼的基本功能：將外部世界千變?nèi)f化的視覺(jué)刺激（光刺激）轉(zhuǎn)換為視覺(jué)信息（視神經(jīng)沖動(dòng)），其基本功能的實(shí)現(xiàn)，主要依靠眼的折光成像機(jī)制和光感受機(jī)制。（二）

3、視網(wǎng)膜主要神經(jīng)細(xì)胞及突觸聯(lián)系圖5-2視網(wǎng)膜主要神經(jīng)細(xì)胞及突觸聯(lián)系 1、主要細(xì)胞層：從靠近脈絡(luò)膜的一側(cè)起，分為4層（1）色素細(xì)胞層（2）感光細(xì)胞層：含視桿細(xì)胞、視錐細(xì)胞（3）雙極細(xì)胞層：含雙極細(xì)胞（4）節(jié)細(xì)胞層：含有視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。 2、感光細(xì)胞特點(diǎn)：（1）膜靜息電位-20mv，即靜息狀態(tài)下Na通道是開(kāi)通的。（2）與雙級(jí)細(xì)胞間存在抑制性突觸聯(lián)系，即感光細(xì)胞抑制時(shí)，雙級(jí)細(xì)胞興奮。,二、視覺(jué)信息的產(chǎn)生由眼的折光成像機(jī)制和光感

4、受機(jī)制將外界光刺激轉(zhuǎn)換為視神經(jīng)沖動(dòng)信息的過(guò)程。(一)折光成像的生理心理學(xué)機(jī)制由眼的折光裝置（角膜、房水、晶狀體、玻璃體以及瞳孔）將外界光刺激折至視網(wǎng)膜上，其中瞳孔的光反射和調(diào)節(jié)反射是實(shí)現(xiàn)折光成像的生理基礎(chǔ)。(1)瞳孔反射(Pupillaryreflex)，也稱光反射(Lightreflex)指瞳孔隨光照強(qiáng)度的變化而發(fā)生擴(kuò)大或縮小的反應(yīng)。過(guò)程：感受器 ———》傳入神經(jīng)————-————》中樞————————》傳出神經(jīng)視桿細(xì)胞

5、 雙極細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、視神經(jīng) 頂蓋前區(qū) 縮瞳核（腦干）、睫狀神經(jīng)節(jié)視錐細(xì)胞 視交叉、視束、上丘臂 瞳孔括約肌及睫狀肌特點(diǎn)：①縮瞳反射是副交感神經(jīng)興奮的結(jié)果，所以屬于植物性神經(jīng)的自主反應(yīng) ②縮瞳核發(fā)出的節(jié)前纖維僅部分交叉，所以是兩側(cè)性傳出，至雙側(cè)睫狀神 經(jīng)節(jié)，不但能引起受光刺激的同側(cè)眼瞳孔收縮，也引起對(duì)側(cè)眼

6、的瞳孔收縮。,瞳孔對(duì)光反射通路,視網(wǎng)膜,,視神經(jīng),,視交叉,,視束,頂蓋前區(qū),,兩 側(cè)動(dòng)眼神經(jīng)副核,,,兩 側(cè)動(dòng)眼神經(jīng),,,睫狀神經(jīng)節(jié),,睫狀短神經(jīng),,瞳孔括約肌,瞳孔對(duì)光反射通路,(2)調(diào)節(jié)反射(Accommodation reflex) 指主體從凝視遠(yuǎn)方景物立即改為注視眼前很近的物體時(shí)，為使近物能在視網(wǎng)膜上清晰成像而發(fā)生的反射活動(dòng)。包括視軸、晶體曲率和瞳孔同時(shí)變化的反射活動(dòng) 。感受器 ———》傳入神經(jīng)

7、———————》中樞 視桿細(xì)胞 視覺(jué)通路 初級(jí)視皮層 視錐細(xì)胞 次級(jí)視皮層、額葉眼區(qū) —————》傳出神經(jīng)（間腦縮瞳核、動(dòng)眼神經(jīng)核）動(dòng)眼神經(jīng)至眼內(nèi)直肌收縮—》視軸改變睫狀神經(jīng)節(jié)至瞳孔括約肌及睫狀肌收縮—》 瞳孔縮小縮瞳核至鞏膜上神經(jīng)節(jié)及睫狀

8、肌收縮-》晶狀體曲率改變,,(二)視網(wǎng)膜的光感受機(jī)制包括發(fā)生在視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞中的光生物化學(xué)和光生物物理學(xué)兩類反應(yīng)。1、視桿細(xì)胞（明暗視覺(jué)信息產(chǎn)生的基礎(chǔ)）（1）光生物化學(xué)反應(yīng)包括：光分解反應(yīng)和光生化效應(yīng)的放大反應(yīng)兩個(gè)過(guò)程。光分解反應(yīng) 無(wú)光照時(shí)（黑暗） 光照時(shí) 縮合的視紫紅質(zhì)分子——————》視紫紅質(zhì)漂白（ 11-順視黃醛和視蛋白縮

9、合） （ 11-順視黃醛與視蛋白分離）光化學(xué)效應(yīng)放大反應(yīng)視紫紅質(zhì)分子光分解反應(yīng)釋放三磷酸鳥(niǎo)苷(GTP)——》 GTP與G蛋白相結(jié)合——》激活 （一級(jí)放大）磷酸二酯酶(DPE)并使第二信使分子(CGMP)失活——》光感受細(xì)胞膜電位變化

10、 （二級(jí)放大） （生物物理學(xué)變化）（2）光生物物理學(xué)反應(yīng)Na通道關(guān)閉——》視桿細(xì)胞膜超極化而抑制——》雙極細(xì)胞及視覺(jué)傳導(dǎo)通路神經(jīng)細(xì)胞興奮,,2、視錐細(xì)胞（顏色視覺(jué)信息產(chǎn)生的基礎(chǔ)）以三原色學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)，即認(rèn)為與三類視錐細(xì)胞的光感受機(jī)制有關(guān)。光分解反應(yīng) 其它波長(zhǎng)光照時(shí) 420納米波長(zhǎng)光照

11、時(shí) 縮合的視紫紅質(zhì)分子——————》藍(lán)紫色視錐細(xì)胞漂白（ 11-順視黃醛和視蛋白縮合） （ 11-順視黃醛與視蛋白分離） 530納米波長(zhǎng)光照時(shí) ——————》綠色視錐細(xì)胞漂白

12、 560納米波長(zhǎng)光照時(shí) ——————》紅色視錐細(xì)胞漂白光化學(xué)效應(yīng)放大反應(yīng)視紫紅質(zhì)分子光分解反應(yīng)釋放三磷酸鳥(niǎo)苷(GTP)——》 GTP與G蛋白相結(jié)合——》激活

13、 （一級(jí)放大）磷酸二酯酶(DPE)并使第二信使分子(CGMP)失活——》光感受細(xì)胞膜電位變化 （二級(jí)放大） （生物物理學(xué)變化）（2）光生物物理學(xué)反應(yīng)Na通道關(guān)閉——》視桿細(xì)胞膜超極化而抑制——》雙極細(xì)胞及視覺(jué)傳導(dǎo)通路神經(jīng)細(xì)胞興奮,視覺(jué)傳導(dǎo)通路,,二、視覺(jué)信息的傳遞（一）總通路,視錐細(xì)胞視桿細(xì)胞,,雙極

14、細(xì)胞,,節(jié)細(xì)胞,Ⅰ,Ⅱ,,視神經(jīng),,視網(wǎng)膜鼻側(cè)半纖維交叉,視網(wǎng)膜顳側(cè)半纖維不交叉,視束,,,外側(cè)膝狀體核,Ⅲ,,內(nèi)囊后肢,視輻射,枕葉距狀溝上、下方的皮質(zhì)（17區(qū)）,視交叉,,,,視覺(jué)傳導(dǎo)路,（二）視覺(jué)信息傳導(dǎo)特點(diǎn):,1、由3個(gè)層次不同的視中樞完成低級(jí)中樞：視網(wǎng)膜內(nèi)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中級(jí)中樞：外側(cè)膝狀體高級(jí)中樞：視皮層2、兩級(jí)投射一級(jí)：雙眼鼻側(cè)交叉，投射至外側(cè)膝狀體1、4、6層細(xì)胞，顳側(cè)不交叉投射至外側(cè)膝狀體2、3、5層細(xì)胞。二

15、級(jí)：外側(cè)膝狀體投射至初級(jí)視皮層3、兩條通路小細(xì)胞通路（P通路）：外側(cè)膝狀體的上面4層（6-3層）小細(xì)胞層（parvocellular layer，p ）大細(xì)胞通路（M通路）：外側(cè)膝狀體的下面2層（1、2層）大細(xì)胞層（magnocellular layer，M）,,三、視覺(jué)信息的編碼 神經(jīng)細(xì)胞的電事件以某種方式表示沖擊到機(jī)體身上的刺激,稱為編碼。視感覺(jué)信息的編碼按空間編碼方式進(jìn)行，即以視野、視網(wǎng)膜和各級(jí)中樞的某些神經(jīng)元間存在精確的

16、空間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行編碼。 (一)視感覺(jué)的空間編碼與視中樞神經(jīng)元的感受野 視覺(jué)感受野指能夠引起某個(gè)視覺(jué)神經(jīng)元發(fā)生反應(yīng)的視網(wǎng)膜區(qū)域。 1、視網(wǎng)膜層次：與外界視野形成對(duì)應(yīng)關(guān)系 X型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞：感受野較小，對(duì)慢變化的刺激產(chǎn)生緊張性反應(yīng)。Y型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞：感受野較大，對(duì)快速變化的刺激或快速運(yùn)動(dòng)的景物給出位相性反應(yīng)。W型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞：感受野較大，部分對(duì)快速變化的刺激產(chǎn)生位相性反應(yīng)，另一部分對(duì)慢變化的刺激產(chǎn)生緊張性反應(yīng)。2、外側(cè)膝狀體層次

17、：與視網(wǎng)膜形成“中心周圍對(duì)抗”的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)細(xì)小的光點(diǎn)敏感。（1）第1、2層分別接受對(duì)側(cè)和同側(cè)眼視網(wǎng)膜X型、Y型神經(jīng)節(jié)纖維（X：Y約2:1）的傳導(dǎo)（2）第4層主要接受對(duì)側(cè)眼視網(wǎng)膜Y型神經(jīng)節(jié)纖維（X：Y約9:1）的傳導(dǎo)（3）第3、5、6層主要接受兩眼視網(wǎng)膜W神經(jīng)節(jié)纖維的傳導(dǎo)**在外側(cè)膝狀體上整合由視神經(jīng)細(xì)胞輸入的神經(jīng)興奮，并對(duì)光點(diǎn)作分析。,3、皮層層次：由簡(jiǎn)單型、復(fù)雜型、超復(fù)雜型三類細(xì)胞，與外側(cè)膝狀體形成對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一級(jí)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)光

18、刺激的初步分析（直線特征），在二級(jí)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)光刺激的整合（圖形特征）簡(jiǎn)單型：只分布在初級(jí)視皮層。由一系列外側(cè)膝狀體細(xì)胞會(huì)聚到同一皮層簡(jiǎn)單細(xì)胞上，形成了皮層細(xì)胞左-右排列的感受野感受野，對(duì)光棒或直線敏感。在此，整合外側(cè)膝狀體輸入的信息，并對(duì)直線作出反應(yīng)。復(fù)雜型與超復(fù)雜型：存在于V1、V2區(qū)，感受野大，且為長(zhǎng)方形感受野。在此，對(duì)圖形的邊角或運(yùn)動(dòng)進(jìn)行知覺(jué)。,,(二)視覺(jué)信息特征提取理論與功能柱 認(rèn)為對(duì)視野空間內(nèi)各種視覺(jué)特征所形成的感

19、覺(jué)，主要以初級(jí)視皮層的功能柱為1、特征提取功能柱基礎(chǔ)。形成了兩類功能柱理論：（1）觀點(diǎn)：認(rèn)為分別由不同類的視覺(jué)特征功能柱完成對(duì)各種特征信息的提取。顏色柱：完成顏色特征提??；眼優(yōu)勢(shì)柱和方位柱：完成對(duì)邊界線、邊角的位置、出現(xiàn)的方向與運(yùn)動(dòng)方向等進(jìn)行特征提取。（2）缺陷對(duì)千變?nèi)f化的外部世界需要許多類特征功能柱。2、空間頻率柱認(rèn)為視皮層的神經(jīng)元類似于傅里葉分析器，每個(gè)神經(jīng)元敏感的空間頻率不同。皮層神經(jīng)元按其發(fā)生最大反應(yīng)的頻率不同

20、，分成許多功能柱，稱為空間頻率柱。,第二節(jié) 視知覺(jué),一、知覺(jué)概述當(dāng)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為知覺(jué)是將客體各種屬性或感覺(jué)信息組成有意義對(duì)象和把握其意義的反映過(guò)程。（一）知覺(jué)的神經(jīng)基礎(chǔ)1、失認(rèn)癥研究結(jié)果揭示了，次級(jí)感覺(jué)皮層區(qū)、聯(lián)絡(luò)皮層區(qū)以及與記憶功能有關(guān)的腦結(jié)構(gòu)形成了知覺(jué)的神經(jīng)基礎(chǔ)。2、由細(xì)胞學(xué)研究揭示了，超柱（Hubel、wiesel為代表）、多模式感知細(xì)胞（Gross為代表）是知覺(jué)的細(xì)胞生理學(xué)基礎(chǔ)超柱：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單知覺(jué)多模式細(xì)胞：將多種模

21、式信息綜合為復(fù)雜知覺(jué)（二）知覺(jué)信息加工理論1、bottom-up processing（自下而上或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)加工）認(rèn)為知覺(jué)依賴于直接作用于感官的刺激物的特征。如“A”字母的認(rèn)知，依賴于“/ \ —”2、top-down processing（自上而下或概念驅(qū)動(dòng)加區(qū)）認(rèn)為主體對(duì)事物的需要、興趣、期待、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等，在一定程度上對(duì)知覺(jué)形成具有指導(dǎo)作用。（對(duì)模糊圖形認(rèn)知）,二、視知覺(jué)視覺(jué)系統(tǒng)的兩個(gè)功能子系統(tǒng)1、枕-顳通路（

22、what系統(tǒng)）負(fù)責(zé)物體是什么的信息。由V1-V2-V3-V4-顳下回（IT）區(qū)，實(shí)現(xiàn)物體方位、長(zhǎng)度、寬度、空間頻率和色調(diào)等信息的加工。因而又稱物體知覺(jué)。2、枕-頂通路（Where系統(tǒng)）負(fù)責(zé)物體在哪里的信息。（1）由V1-V2-V3-顳上溝尾側(cè)后沿和顳中回（MT）區(qū)，由MT區(qū)對(duì)物體在空間中的相對(duì)位置以及物體運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行加工。（2）MT區(qū)將物體空間知覺(jué)與物體運(yùn)動(dòng)信息加工后，繼續(xù)傳向顳上溝內(nèi)沿（MST）區(qū)和顳上溝底區(qū)（FST），對(duì)