1670年,英国物理学家艾萨克·牛顿发现白光其实不是一种单一的光,而是由红橙黄绿青蓝紫多种颜色光线组成的。现在我们知道,当白色的自然光照到物体上时,根据物体自身的特性,部分光线会被吸收,剩下的光线会被反射,从而形成了颜色。而这些被反射的光线进入人的眼睛,进而落到视网膜上。
视网膜由一层排得密密麻麻的感光细胞组成,这些感光细胞将物理光线转化为大脑使用的语言——神经信号。人类主要有两种感光细胞,一种叫视锥细胞,它让我们感觉到光线的不同颜色(光线的波长);另一种叫视杆细胞,它对光线的明暗和物体的运动特别敏感。相比于人眼,蝴蝶的眼睛里至少有6种感光细胞。一种名叫青凤蝶的蝴蝶甚至有多达15种感光细胞。
我们能看到颜色,多亏了视锥细胞。不同颜色的光线激活不同种类的视锥细胞。人有三种视锥细胞,一种对红光敏感,一种对绿光敏感,还有一种对蓝光敏感。因为有三种视锥细胞,人类的视觉被称为三原色视觉。这并不是说我们只能看见红、绿、蓝三种颜色,而是指我们能看见红、绿、蓝及它们混合起来的一切颜色。
虽然很多动物都拥有和我们相似的眼睛,但它们和我们所看到的世界不太一样。其中最有名的大概就是狗了。很多养狗的人可能都听说过,狗是色盲。这确实是真的,狗的视觉是二原色视觉,缺少对红色光线敏感的视锥细胞,这导致它们只能看见以蓝色和绿色为基础的颜色。
在人类中,色盲分为不同的类型:红色盲,不能分辨红色,对绿色的敏感度也会降低;绿色盲,人类中最常见的色盲,绝大多数绿色盲者没意识到自己是色盲,他们能看得清绿色和红色,但比常人迟钝一些;蓝黄色盲,就是对蓝色和黄色分辨不清。
下次和狗狗一起玩儿的时候,扔个红色的球在绿色的草丛里,你会发现它需要花很长时间才能找到球,然后换个蓝色的球试试。
虽然这可能会让你感到有些遗憾,狗狗眼中的世界不如我们看到的多姿多彩。但有失也有得,狗狗的眼睛里有大量的视杆细胞,这让狗狗在黑暗中的视力比我们好,怪不得很多人家养狗来看门。而且视杆细胞让狗狗对运动的物体更为敏感,所以它对抛出的球那么敏感。
讲了这么多,我们只讲了眼睛,但想要“看见”,我们不仅需要眼睛,还需要大脑。眼睛只是视觉系统的一小部分。
从接收到一束红色的光线,到意识到“我看到了一朵红花”,整个过程被称为“视觉”。
视,左“示”右“见”,本意就是“看”。它是一个很有意思的汉字。因为一般“示”字旁是个形旁,表示祭祀、告知的意思。但在这个字里,它是个声旁,示和视发音相同。而见的繁体字“見”,看起来就像个眼睛(目)。
不得不说,把“vision”翻译为“视觉”是件很了不起的事,也显示出汉语的博大精深。
在视觉系统中,真正负责处理视觉信号的是视觉皮层(visual cortex),它位于枕叶,也就是你的后脑勺的位置。(不记得枕叶是什么了?回看第05节。)
我喜欢把视觉的整个流程比喻成一个快递公司。
光线所含的信息就像一个个来自四面八方的包裹。它们从外界的不同位置被送入眼球,经过晶状体,落到眼睛里的视网膜上。视网膜上的视锥细胞负责分收快递,将这些包裹按类别(光线的不同波长)打包,然后送入视神经,通往大脑。
在此之后,有一小部分包裹会被送到脑干里的上丘(superior colliculus)。上丘和眼球的运动控制有很大的关系,同时还和一些反射行为有关。而剩下90%的包裹则会沿着另一条路线,经过一个类似交叉路口的叫作视交叉的大脑组织,到达一个视觉信号的中转站:大脑的外侧膝状体(lateral geniculate body)。外侧膝状体将收到的视觉信号进一步归类、分发,送往整个快递公司的配送中心,也就是大脑视觉皮层。
反射行为
reflection behavior
一般指的是下意识、不自主的行为。比如,有强光时,人会下意识做出举起手或转过头来保护眼睛的动作。
这个超大的配送中心位于后脑勺,里面分了很多很多层,每层负责处理不同的包裹。
第一层叫作初级视觉皮层。在这里,包裹会被打开,即视觉信号被初步解析,按照颜色、形状、深浅等层层分析,像用一层层的筛子,对这些信号进行全面基本的识别。这样才能在你的大脑中呈现你看到的图像,就像照相机一样。
但对于大脑来说,只是呈现还不够。它还要知道什么是什么,比如哪些色块是物体,哪些又是背景;哪些地方是阴影,它原本的颜色又应该是什么;这个形状缺了一块,是真的缺了呢,还是被其他物体遮挡了呢?如此等等。
这还没完!这些被分门别类归纳好的视觉信号,还需要被发送到大脑其他区域,去做更复杂的任务。比较常见的视觉任务包括识字阅读、识别人脸,这些都有专门的大脑区域负责。