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重新审視人眼必要性讨论
A probe into the necessity of reexamining the Human Eye
都世民(Du Shimin)
寿天德教授在他的著作“视觉信息处理的脑机制”(Brain Mechanisms of Visual fnformation Processing)中,有一段对视觉系统研究工作的综合评论:对生动多彩的外界世界怎样成为我们的视知觉的过程,科学家们从视网膜到大脑皮层作了大量的出色的研究,视觉系统所阐明的问题可能比任何其他系统都要多。研究视觉系统的神经科学研究涉及面极广,从分子生物学、细胞生物学到神经解剖、神经生理、神经药理、神经化学、神经免疫、神经发育、神经遗传……。[1]
中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究人员发文:“大脑怎么“看见”世界的——视觉系统知多少”,也明确指出:“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”。[2]
在生物学家看来,视觉系统是小宇宙内研究最广泛、最深入、最成功的研究领域。为什么有研究者提出“重新审视人眼”呢?
2017年11月12日,新华社郭阳从悉尼发回的报道: “多国研究人员最新发现,生活在深海的“暗光鱼”眼部存在一种新型视细胞,可让这种鱼在昏暗条件下也拥有良好的视觉。”
2017年11月12日,《联合早报》刊文:”深海“暗光鱼”眼部发现新型视细胞“转载了新华社报道。[3]
2017-11-13,《科技日投》刊文:“深海鱼眼部发现新型视细胞昏暗条件下视觉良好”[4]。文中指出的要点是:[4]
•澳大利亚、沙特阿拉伯、挪威等多国研究人员组成的科研团队,在新一期美国《科学进展》杂志上发表了这一发现,认为这将有助于人们进一步了解动物的视觉系统。
•业内人士都知道:人类及大部分脊椎动物眼部视网膜包含两类光感受器,分别是负责白天视觉的视锥细胞和负责夜间视觉的视杆细胞。
•生活在海平面以下200多米的深海鱼类,通常是在无光和极弱光线的地方活动,所以许多种鱼类逐渐失去了视锥细胞,仅保留了光敏度高的视杆细胞。
•研究者发现,“暗光鱼”拥有独特视觉系统。“暗光鱼”具有二者结合的视细胞新特点,经显微镜观察后,研究人员将其命名为“杆状视锥细胞”。依靠这类独特的光感受器,“暗光鱼”的视觉可以很好地适应昏暗的光线条件。
•脊椎动物光感受器两者皆有。
•深海鱼的光感受器是两类視细胞合一的结构形式。
•猫头鹰只有视杆细胞;
•鸽子只有视锥细胞;
•狗类只有两种视锥细胞
•所有夜间生活的动物,如鼠、鸮等,其视网膜均以视杆细胞为主;
•白昼活动的动物,如鸡,则几乎全为视锥毛细胞。
•水母的视网膜只是一种由色素构成的板状结构,这种结构可给动物提供光线强弱和方向的信息。
•环节动物、软体动物以及节肢动物常有钮扣状的眼或是凸出的视网膜。这类光感受器由许多叫做小眼的结构排列在体表隆起之上构成,仍位于小囊之内。小眼中的光感受细胞为色素所包围,光线只能由一个方向进入小眼。
有的人能走夜路,这类人的视细胞会不会有所不同?
电视剧花木兰从軍时就有夜视功能,不知有没有史料记载?
研究人员说,最新发现有助人们理解不同动物如何看世界,还挑战了人们对脊椎动物视觉的已有认识,强调了更全面评估视觉系统的必要性。这一新发现给业内专家提出新问题:
全面重新审视人眼视觉系统有必要!从生物学角度如何解读这一新发现的工作机理?尚不得而知。要想得到答案,这不是生物学单一学科问题,还是多学科难题?
笔者思考:几个国家的生物学家共同提出全面重新审视人眼,只是因为这一发现吗?还有没有其它因素呢?
重新审视人眼的几个问题
为什么说重新审视人眼不会单纯因为新发现视细胞类型提出的?
这是因为:
1.人眼不是相机。
寿天德教授在他的著作中明确指出:人眼不是相机。[1]
铙毅教授在他的文章中也认为:人眼不是相机。[6]
人眼是相机的说法自上个世纪50年代教科书就是这样论述。
如今医学百科、中国百科网词条以及其它网站也是认为人眼是相机。[7-9]
2.人眼不是相机又是什么?
寿天德教授认为:人眼是智能电视摄像机较合适。[1]
这一新说法是电子学名词,笔者认为这种说法不能成立。没有可比性。从能源、构造、运行机理都不能比拟。[10]
3.人眼不是相机,人眼到底在那里成像?有什么证据证明人眼成像在视网膜上?
4.人的眼球是水晶体,即是变折射率透镜,已被多学科证明。[11]
现在多学科研究的“龙伯透镜”(R.K.Luneburg)是变折射率透镜,而眼球就是球形变折射率透镜,不是相机上的凸透镜,因此用相机解释人眼屈光系统确实存在问题。也只有用龙伯透镜来解释眼球,才有可能纠正倒像的矛盾,才有可能解释人眼能宽角扫描、高分辨、色感等难题。这深海鱼的視细胞单纯从生物细胞构造和神经元网络很难解读。如果三类视锥细胞与光的波長有关,这杆状视锥细胞与光的波长是什么关系?是生物学问题还是光学或微小光学问题?或是多学科共同探索这一问题的答案呢?
5.视网膜是传感器的说法能否成立?[12]
《科学世界》刋文:“视觉:察觉形态与运动”,认为视网膜是传感器,按此说法人眼就不是在视网膜上成像。视网膜变成无线电波的接收装置。
6.人的眼球与视网膜有1mm间隙。在宏观层面1mm间隙不大,在纳观层面就是很大空间。这个地方是多学科分界处、交汇处、多层面链接处。笔者认为这是人眼研究“盲区”。是研究者应该多加关注的地方。是重新审视人眼的区域。眼泪也是从这里产生和流出。至今人为什么哭也没有搞清楚。
7.人眼研究的盲区是无线电波传输的地方,应用麦克斯韦电磁理论分析和实验研究。
笔者简要地提出上述问题,以便进一步探索人眼研究盲区。
[1]寿天德,视觉信息处理的脑机制,(Brain Mechanisms of Visual fnformation Processing),当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书,中国科学技术大学出版社。1997 年12月第1 版 2010 年1 年10月第2版。
[2] 大脑怎么“看见”世界的——视觉系统知多少,来源:三青三青 >《健康》2016-06-28, 摘自 中科院之声,作者系中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究人员
[3] 李秈霓,“深海“暗光鱼”眼部发现新型视细胞”,来源:《联合早报》,2017年11月12日 http://www.zaobao.com/realtime/world/story20171112-810412
[4] “深海鱼眼部发现新型视细胞昏暗条件下视觉良好”。来源:《科技日投》,2017-11-13。
[5] 眼球成像,来源:百度百科词条。
[6] 饶毅谈色,2015-04-02 逸心茶舍 文章来源来源:逸心茶舍 >《色彩》
[7]楊雄里,“視觉”,来源:中国百科词条。
[8]眼科学/玻璃体,来源:医学百科词条,http://www.a-hospital.com/w/%E7%9C%BC%E7%A7%91%E5%AD%A6/%E7%8E%BB%E7%92%83%E4%BD%9
[9][转载]尚德眼镜,眼睛的结构及成像原理,新浪博客,2015-07-28 20:00:05
[10]”智能球形摄像机”,来源:百度百科词条。
[11]刘德森等著,微小光学与微透镜阵列,—北京:科学出版社,2013年4月,第1版。
[12]视觉:察觉形态与运动,《科学世界》,2016年第4期,译者:苏亚帷 。
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