视觉光传导效应的新问题

——现代视觉的新问题(2)

都世民

视觉光传导路经

2022-4-6 ，科学网有一篇文章：＂照明科普|人眼的光效应通道与光健康＂。作者：林燕丹，复旦大学教授。这篇文章是在粤港澳视觉健康高峰论坛暨近视防控新技术研讨会上发表的。作者要对视觉光环境进行了总结，并介绍了关于人因照明和光健康的一些研究进展。

作者对光健康的综合效应归纳为两个通道：

一是“光→ 视网膜→ 视交叉→ 外膝体→ 脑皮层”的视觉通道，

二是“光→ 视网膜→ 下丘脑→ 视交叉上核→ 松果体→ 褪黑激素→ 昼夜节律”的非视觉通道[1]。

参考文献[1] Berson, D. M., et al. (2002). "Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock." Science 295(5557): 1070-1073.

视觉光传导效应

笔者思考这一篇文章有关光传导效应存在的问题是：

〔1〕视觉通道、非视觉通道与视觉传导哪一种说法确切？通道是有电的连接。传导是电磁场的感应。两者是不相同的。细胞之间有没有电的连接？怎么证明？这个问题没有解决。见不见光不等于与视觉无关。如果有光的传输通道，不见光同样有电磁波效应。

〔2〕上面两个通道，作者没有注明是单向还是双向的？笔者理解是单方向运行的。这表明视觉通道不完善。为什么？我们每个人都有感觉，我们的视觉是双向的。应该有反馈通道。生物学家没有找到反馈通道，但是指出了这个问题。

〔3〕广东省视光学学会举办的学术会议，是否应该考虑视觉通道的起点在哪里？光能够直接到视网膜吗？不能。为什么这篇文章没有这一段？应该是从角膜到眼球才能到达视网膜。生物学家不懂光学。照明、视光学专业应该懂得光学。不应该丢掉这一段。

〔4〕上面第1个通道是根据诺贝尔奖得主休伯尔得出的结论。诺贝尔奖得主休伯尔对猫眼的试验研究是植入电极，在电脑中显示的，不代表细胞间的真的电连接。这篇文章的进展不在这里。https://blog.sciencenet.cn/blog-1339385-1196998.html,2019-09-07.

〔5〕上面第2个通道是作者所说的新进展。上面参考文献发表是2000年，应该看成现代视觉的研究。这里面出现了两个关键词松果体和褪黑激素。这两个关键词与神经节细胞是什么关系？因为参考文献中提到了这个名词。另外一个名词是昼夜节律，与生物钟有关。这个名词与松果体关系密切。现在这两个关键词被纳入非视觉通道。确切的说，是因为光直接到不了这个地方，所以起名为非视觉通道。既然是非视觉通道，为什么光综合效应归纳为这两者。这是自相矛盾的说法。见不到光就有光的效应。该怎么解释？是否应该考虑光的传输通道在哪里？

〔6〕生理学认为视觉是通过视觉系统的外周感觉器官（眼）接受外界环境中一定频率范围内的电磁波刺激，经中枢有关部分进行编码加工和分析后获得的主观感觉。人的眼可分为感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）的视网膜和折光（角膜，房水，晶状体和玻璃体）系统两部分。其适宜刺激是频率为(300～750)THz的电磁波，即可见光部分，约150种颜色。该部分的光通过折光系统在视网膜上成像，经视神经传入到大脑视觉中枢，就可以分辨所看到的物体的色泽和分辨其亮度。因而可以看清视觉范围内的发光或反光物体的轮廓，形状，大小，颜色，远近和表面细节等情况。文章的作者提到了心理学。没有详细讨论这方面的问题，这里暂不讨论。

https://baike.baidu.com/item/%E8%A7%86%E8%A7%89/5228?fromModule=search-result_lemma

〔7〕生物学认为，把这种向受众直观、生动、形象地提供生活图画，从而使受众简明便捷地产生审美想像的效果，称之为视觉效应。视觉效应必须有光。百度网却没有视觉光效应词条，为什么？人类的视觉活动中，在观看某件东西时一定会将视觉的注意力集中在事物的重心上，这个重心就是所说的视觉中心。如果一件东西缺乏这种视觉中心，无主次之分、无重点之别，要产生美的共鸣和联想是不可能的。装修、装饰的目的就是创造许许多多的视觉中心，把生活中的人们带入到一个神奇、迷人、如梦如幻的美丽世界中。

https://baike.baidu.com/item/%E8%A7%86%E8%A7%89%E6%95%88%E5%BA%94/9706490?fromModule=search-result_lemma-recomme

如上所述，不同学科的名词概念很难统一，这是解决视觉难题的障碍。

〔8〕作者对光的非视觉通道有如下论述：光信号通过视网膜上的内在光敏感视网膜神经节细胞（ipRGC），信号层层传输的结果是通过松果体影响激素分泌，最终影响了人的昼夜节律，而包括警觉性、皮质醇、褪黑激素、核心温度、睡眠等相应与人的节律一致的24小时为周期的各种人体表型指标，同时也受到这一通道的影响。同时，ipRGC也是瞳孔收缩的重要机制。这一段叙述有以下关键词：神经节细胞、松果体、昼夜节律、褪黑激素、人体表型指标。作者的叙述把电磁波通过视网膜看成为信号。涉及众多因素，这是多学科研究的内容，情况比较复杂。这是现代视觉的新问题。诸多因素相互影响，都是来自于5个感官。这5个感官所产生的感知是表层意识的表现。他们是怎样区分的？涉及到表层意识区分五个感官的感知。

电磁波通过细胞这种有机体与电磁波通过无机体所产生的响应，到底有什么区别？不同学科的研究人员。表述方式不同，所用的名词概念和理论不相同的。要想得到共识就很困难。

〔9〕作者给出的插图一，是按照照明、生理学科给出的，作者想根据这个图来研究综合效应。这个想法是很好的。但是这个图做不到。这个图没有反应很多因素的相互影响。最主要的是没有考虑身心关系。

图  光的视觉与非视觉效应

〔10〕作者指出了光是电磁波，应按照电磁波理论分析，光的效应与哪些因素关系密切？作者指出了几点：频谱、时空分布、颜色、色温、光明与昏暗。这几个因素是照明学科分析的方法显然是不夠的。时空分布应该包括眼球与视网膜的关系。作者的分析没有考虑。作者认为光的来源是非常复杂的，有自然光源和人工光源，可是作者没有考虑不同光源是怎样作用到人的眼睛？用什么理论进行分析？宏观与微观的链接用什么理论？白天通常不涉及照明，大多数人是晚间才利用灯光照明。

光源对視觉的影响

作者林燕丹是从事照明学科研究的专家，她发表的文章侧重面是研究用于照明的光源。作者將照明光源与视觉关联进行相关研究，应该肯定这种研究很有必要。过去有的照明专家认为视觉与照明关系不大，显然这种说法是错误的。但是作者的研究，虽然指出了光源的复杂性，并没有对自然光源分析。自然光源包括日、月、星光。白天是日光，夜晚是月光和星光。这就是古人所说的光明与昏暗，昏暗与黑暗不同。人的视网膜上有两种感光细胞。锥形细胞白天工作，杆状细胞是昏暗的夜晚工作。后者无色彩，只有黑白。我们人的眼睛看见光明就不能看见黑暗。反之看见黑暗就不能看见光明。这是视觉最基本的

常识.

然而现在的光学实验者，却忽略了这个基本常识。在实验结果中，既有光明又有黑暗，这是一种反常现象。另外光明与黑暗两种不同的情况，是有转换时间的。光学实验者应该考虑这个问题，不能够混为一谈。另外，光是电磁波，还是粒子？现在又多了一种说法光量子。在分析视觉问题时，光是电磁波可以按照麦克斯韦的电磁理论进行分析。如果是粒子，用什么理论进行分析？如果是光量子，用量子力学来分析吗？现在说法多种。这3种分析方法，定量结果能一样吗？照明光源研究的专家，首先要解决这个难题。自然光源与照明光源异同点是什么？它们不会一样。也就是说，用人为的光源进行相关视觉研究，其结果与自然光源不会相同。

诺贝尔奖得主休伯尔对猫进行的试验，所用的光源是人为的。他没有用自然光源进行相关实验。它的实验存在的问题是，植入电极改变实验环境，本来是电磁波传播，却被改变为电脑中的离子通道。这种通道不能代表人的视觉完整通道。最明显的问题是，研究人员对这些研究的结果。人为添加了压缩/解压缩、编码/解码、噪声处理等多种信息处理方法。研究者根本不考虑视觉的反馈效应，在一念间就可以分别出眼前所见外物。如果按照人为的信息处理，是不可能实现这个反馈效应。作者林燕丹在分析视觉通报时，同样没有考虑这些问题，分析过于简单。表面上看有定量关系。

光源与视觉的相互影响。选择什么参数？不同的学科是不一样的。本文不作讨论。