【doc】视锥细胞、视杆细胞与视觉环境

【doc】视锥细胞、视杆细胞与视觉环境 视锥细胞、视杆细胞与视觉环境 眼镜百科 祝锥细胞?祝杆细胞与视觉耳一 从五彩缤纷闪烁着的人造光源,到各类被阳光 强反射的建筑外墙和频闪画面等各种视觉环境,人类 的眼睛现出了非凡的适应性.而今,科研人员在不 断的探索中,发现了感光细胞具有的特质,使我们对 人眼感光细胞有了新的认识. 一 ,重新理解白天视物的新循环 受光的刺激,人眼视网膜中感光细胞经过一系列 把光的刺激转换为神经冲动,传递 的物理,生化变化, 到大脑后产生视觉.视网膜感受光刺激的感光细胞有 两种,一种称为杆状细胞,它们支撑弱光(感受全频 光).另一种称为视锥细胞,它们感受强光,并提供高 分辨率的色彩视觉.这两类细胞都采用一种名为发色 团的特殊化学基因,该发色团为11一顺式黄醛.当光 子刺激杆状细胞或视锥细胞时,会使发色团转换成低 能态构型.这一系列活动以向大脑发出信号而告终. 一 旦发色团引发了这一系列活动,它必须在吸收另一 个光子前"复位".这个复位过程称之为视觉循环. 以前,大部分视觉循环的知识和研究都来自于对 于杆状细胞的研究.因为它们基本上组成了视网膜的 主体部分.然而美国加州大学生化学家研究认为,视 锥细胞可能用与其不同的方式使其发色团复位.为了 弄清这一点,他们研究了小鸡和地松鼠的视网膜,因 为这两种动物的视锥细胞多于杆状细胞(有的动物 杆状细胞多,而且视锥细胞功能未全).首先,专家认 为,如果视锥细胞被已知的视循环所代替,发色团在 明亮光线下的消耗速度就会慢得多.他们开始试图找 到另一条能使这些分子复位的新途径.结果发现眼睛 中一种名为Muller的细胞能够部分地完成j~2IU(g. 然后视锥细胞能将这一中间形式转化成可用的发色 团.美国加州大学将这一结果发表在《神经细胞》杂 志上.这一条新途径不仅比原来描述的视循环快20 倍,而且还能有选择地为视锥细胞提供发色团以避免 杆状细胞的竞争.这就有助于解释我们为何具有白天 视物的能力. 美国波=lz顿市哈佛医学院的视医学者表示:"这 项工作是优秀思想与生化技术的出色结合."专家指 出,以行为表现的研究报告曾暗示存在着这种特异性 视锥细胞途径,但新的结果则证明了该视循环的存 在. 21世纪初,上海复旦大学生命科学院寿天德教 授利用脑内源信号光学成像系统,在国际上首次证 实:人大脑皮层以下的细胞也具有一对"慧眼",只是 "视力"比大脑皮层上的细胞差一点.寿天德教授通 口唐永连/文 过视觉功能整合的时空相关研究得出结论:大脑皮层 上下的所有细胞都具有"视力". 二,杆状细胞需要营养 常听家长们说:"我的孩子胆小怕黑,真没有办 法,可能长大一些就会好了."怕黑仅仅是胆小吗?专 家指出怕黑的孩子可能患有某种形式的眼科疾 病——夜盲症. 英国专家戈登?达顿在"英国医学杂志"上描述 了他所遇到的患有某种先天性夜盲症的孩子,这些孩 子虽然在光线充足的视环境下能看见东西,但黑暗中 几乎什么也看不见.这些孩子无一例外地对黑暗极度 恐惧. 夜盲俗称"雀目","鸡宿眼",是缺乏维生素A 引起的一种眼疾,患者在暗环境下或夜晚视力很差, 甚至完全看不见.我们知道,占视网膜主体部分的杆 状细胞主要感受弱光刺激,而其感受全频光刺激或黑 白视环境却无色觉感. 杆状细胞中含有视紫红质,这种物质在明亮的地 方会被破坏褪色.而在暗处,它可以依赖视蛋白质和 血中的维生素A恢复.如果人体缺乏维生素A,视紫 红质再生合成就发生障碍,暗适应降低,从而出现夜 盲.同时多数近视者的血钙偏低,更致使维生素A缺 乏. 维生素是人体必需的营养物质,虽然人体对它们 的需求量很小,但它们在人体物质和能量代谢中起着 极为重要的作用.在治疗眼科疾病和预防近视时,应 适当多补充维生素A,B.,B:,C及E. 三,改善视觉环境.发挥视觉功能. 视觉是由于光线特征并由人眼感受光刺激所产 生的相当复杂的反应.视网膜内感受光刺激的细胞有 二种:感光细胞和杆状细胞.其中杆状细胞约占感光 细胞的95%(约1亿3千万个).视网膜中心是视觉 最敏感的区域,也是感光最重要的部位,在医学上称 为"黄斑".黄斑中心区域是为数极少的视锥细胞 (约7百万个).视杆细胞感受弱光(即全频光),视 锥细胞感受强光,并有对色彩极高的分辨率.它可以 区别出大约l6个色相,只要可见光相差3_5纳米,人 眼即可分辨.视锥细胞在视循环中这一新途径的发 现,更加证明了数量极少的视锥细胞在视网膜中的主 导作用.视锥细胞能够利用Muller细胞转化成有用细 胞,使其在视网膜中占主导地位.视锥细胞还能够感 受七彩自然光,并能在任何时候同时处理150万个信 息. (EncyclopediaofSpeetaeles 视网膜感受光刺激时,视锥细胞和杆状细胞同时 感受刺激,但是光刺激的程度是视觉环境舒适与否的 关键.正常情况下,人眼由于瞳孔的调解作用,对一定 的光辐射都能适应,但光辐射增至一定能量时,就对 人的眼睛产生危害.这种视觉环境就称为光污染.随 着科学的快速发展,光污染越来越严重,人们日常的 学习和生活所处的恶劣的视觉环境无时无刻不在刺 如"强光弱色"的视觉环境,洁白瓷 激着人们的双眼. 砖,白粉墙,频闪的日光灯,游戏机,电视,近距离阅 读,光滑的书簿纸张等等,这些视觉环境的光反射强 度高达69%—9o%,比自然界中草地,森林或一般的建 筑装饰物的反射值高出10倍之多.这个数值大大超 过人眼所能承受的光谱范围.这样的视觉环境中反射 光很强,但没有色彩,所以视锥细胞受到抑制,使视锥 细胞失去调色功能.强光刺激视网膜易产生后像,感 觉一片耀眼的白光,使杆状细胞中视紫红质被破坏褪 色.同时,接受强光刺激引起反射性瞳孔缩小,而睫状 肌被迫长时期处于收缩状态,甚至痉挛,从而产生视 疲劳,引起一系列眼科疾病及神经系统疾病. 视觉环境的舒适是良好视觉的关键.在暗光的视 觉环境下,瞳孔散大,进入眼内光线增多.这时,视网 膜中的杆状细胞发挥主要作用,但比起视锥细胞的敏 感度还是差很多.为了看清物体,只好本能移近,使眼 睫状肌收缩增强,出现视物模糊,眼胀,痛等眼疲劳症 状,若长时间不改善症状,眼球就会慢慢加长,形成近 视眼. 人眼视神经细胞是在胚胎形成初期就开始形成 的.初生婴儿视力很弱,一个月后才可见移动的物体. 婴儿6个月以后视锥细胞完全发育成熟,到5岁时基 本上达到正常视力.如果婴幼儿视功能发育不良,视 网膜上视锥细胞功能-K期受到抑制,引起双眼视觉发 育紊乱,容易形成弱视.青少年在眼睛生长发育期间 缺乏某些重要的营养物质,会使眼球组织变得脆弱. 在视觉环境因素作用下,眼球壁的巩膜容易扩张,从 而使眼睛的前后伸长,引起近视.人到老年期后,由于 视锥细胞老化,易出现黄斑变性,值得一提的是视锥 细胞不再有再生能力.当视网膜及周围脉络膜有病变 时,会使视锥细胞感光色觉受阻.所以一般来讲,色觉 障碍均为后天异常. 视网膜中的感光细胞是人类视觉感受光刺激最 敏感的细胞,能带给人类最高的视觉感受.我们应尽 量改善视觉环境以充分发挥视觉细胞的视觉功能,避 免强光弱色,科学地创造用眼环境,合理配置室内外 光源,控制每日长时间,近距离的视觉行为,通过锻 炼,营养,睡眠,休息等综合手段,使我们拥有一双健 康的眼睛. (作者单位:哈尔滨工业大学视光学中心) 单眼近视应及早戴镜矫正 仕从事验光工作过程中,笔者经常发现一些学 生由于双眼存在明显屈光参差,但没及时戴矫正眼镜 而导致外斜视和弱视的发生,多是由于家长不愿"过 早"给孩子戴眼镜所致.这种情况多发生在年龄较小 的学生.因为年龄小,身体正处于生长发育阶段,眼睛 在发育过程中,随眼轴的增长,眼睛的远视程度不断 下降.近视度数不断发展,如两眼的发展进度不同,就 会导致两眼产生屈光参差.两眼较大的视力差异对他 们的双眼视觉和视力发育都有影响.青少年学习负担 重.所以应最大限度地矫正屈光参差,以获得最佳的 双眼视觉,恢复正常的调节和辐辏功能.其中常见的 有以下几种情况: 一 ,有的学生一只眼近视,另一只眼正常.两眼屈 光参差较大.由于他们年龄较小,没有配镜矫正,而且 因为有一只正常眼,生活学习都不会受影响——视远 视近时双眼都可以使用,所以那些 时可以用正常眼, 正处在生长发育时期的学生长时间使用一只眼视远. 即不能形成双眼视觉——立体视觉,使双眼融合力不 好,久而久之易形成外斜视. 二,双眼都近视,但屈光参差显着,虽已配镜矫 正,但屈光度数较大的那只眼未完全矫正,总处于落 后状态.其中的原因可能是近视镜刚配时双眼矫正视 口刘振敝 力均正常,但由于青少年的近视属进展性近视,会随 着年龄的增长和用眼过度而使近视度数加深.但双眼 加深的程度是不等的,往往近视度数深的那只眼度数 增长得快.此时若不及时验光配镜,长时间只用矫正 正常的那只眼视远,也会造成外斜视.有的学生甚至 并不知道自己有一只眼的矫正视力不好,仍然不正确 用眼,时间长了也会造成外斜视,严重的会形成弱视. 这种情况多发生在年龄较小的学生,所以对于年龄较 小的屈光不正患者应半年验光一次,一旦发现眼镜度 数不合适就及时换镜. 三,对于一只眼远视一只眼正常或双眼均远视但 程度不同的儿童,也同样存在着上述问题.这种先天 性远视或弱视儿童应及早发现及早配镜矫治,弱视还 可以通过治疗和对双眼视觉的训练进行矫治. 要建立双眼的视平衡,就要在验光中对青少年屈 光参差显着的尽可能完全矫正,以获得最佳的双眼视 觉.验光中遇到这样的学生应向家长解释清楚,动员 其尽早配镜矫正.对于屈光参差较大的以前没戴过眼 镜的患者,如果完全矫正可能会难以接受,这时可以 考虑低度数矫正,待适应后再给以全矫. (作者单位:辽宁锦州中百商厦眼镜中心) 56中国眼镜科技杂志.6.2003