八年制眼科 16章 视觉科学概论和人工视觉

❖ 视皮层光基因化
▪ 视皮层神经细胞通过光基因的转染获 得可以直接感光的功能，视皮层假体 可用光刺激
❖ 其他感官替代感知视觉功能
▪ 舌也是一种可能的接受刺激的器官， 可将舌上的感觉转化为“视觉信息”
思考题
❖ 视觉假体有哪些种类？ 其工作原理是什么？
❖ 视觉信息的传递和处理的皮层机制 是什么？
些神经核团主要与眼球运动、固视和 视觉注意分配功能相关
❖ 视皮层的功能定位
1.枕叶是接受视觉信息的初级皮层。其从 同侧丘脑外侧膝状体获取输入信息，所以 枕叶的视觉输入是完全交叉的
❖ 2.顶叶和颞叶这些区域是视觉的高级中 枢。视皮层是由编码视网膜刺激的不同 性状的许多小块区域拼凑起来的
❖ 视皮层投射图
睛，光子穿过眼睛在视网膜形成了一 个上下颠倒的二维图像
2.投射几何学 ▪ 将三维世界映射成为二维图像的图像
处理过程是非常有规律的，可以对这 种规律采用数学分析
❖ 视觉是如何将视网膜上的图像“还原”为 现实世界的
▪ 三维感知视觉系统是对环境本质及其 被看到时所处的情况，进行的一系列 高度仿真的假定
❖ 视觉感知的不一致
1.适应和后像 ▪ 视觉感知可以对某一特定情况发生 适应性改变
暗适应
暗适应
2.真实和错觉 ▪ 视觉系统性感知失实的情况，被称 作错觉
3.模棱两可的图 ▪ 简单的图像可以引起两种或两种以 上的不同感知
❖ 视觉是对环境的模型化构建
1.视觉的完整性感知包括了我们事实上并 没有看到的那些部分
4.视网膜结构的特征 ▪ 视杆细胞和视锥细胞都朝向后方，其
前方的视网膜细胞和轴突是很透明的
❖ 皮层下视觉信息传递通路
1.外侧膝状体 ▪ 最重要的视觉信息中转站，节细胞会
与外侧膝状体中的神经元换元，之后 的投射由外侧膝状体神经元完成
2.其它与视觉相关神经核团 ▪ 包括上丘和中脑的视觉相关核团。这
2.视网膜光基因化 ▪ 在一些疾病中，视网膜细胞大量死
亡，但残存有神经节细胞，将这些 神经节细胞进行光基因改造，使其 具有感光能力，能部分恢复这些患 者的视力
▪ 光基因化的视网膜也可以和视网膜假 体技术结合，将神经节细胞改造为可 以直接感光的神经元后，视网膜假体 将从电极阵列变化为发射光源的阵列
▪ 初级视皮层接收大部分上行投射，大 量的处理过程并行发生在视皮层上
▪ 较低层次的皮层区细胞从小范围的视 网膜区域获得输入信息，反之亦然
❖ 视觉信息处理的皮层机制
▪ 人类视觉信息处理过程是由初级视 皮层外加两条视觉信息处理通路完 成的，一条被称为背侧神经通路， 另一条为腹侧通路
❖ 视觉信息的神经解码
眼科学
眼科学
第十六章 视觉科学概论和
人工视觉
本章重点
❖ 视觉现象的定义和意义 ❖ 光学信息的特点和本质 ❖ 视觉相关神经生理机制 ❖ 人工视觉的方法和原理
第一节 视觉现象
❖ 视觉为通过接收周围环境中事物所发出 或反射出的光的信息，经过知觉和认识 而获得知识的过程
❖ 视觉与帮助生物体的生存和成功繁衍有 关，它允许感知者预测未来可能发生的 事情，使他们增加生存机会
❖ 视网膜假体
▪ 基本功能包括3个方面： ▪ ①获取图像； ▪ ②转换为刺激图形； ▪ ③刺激视网膜神经元。
分为两大类：电流刺激和神经递质释放
❖ 猫视皮层假体植入后的功能检查
❖ 基于光基因的视功能重建技术
1.光基因技术 ▪ 将对光敏感的离子通道蛋白的基因转
入到神经元中，达到用光控制神经元 活动的目的
▪ 这些假wenku.baidu.com对“还原”难题给予了足够 的限定，使其在大多数情况下可以被 解决
笫三节 视觉神经生理学
❖ 视觉系统
▪ 完整的视觉系统不仅包括眼睛，还包括 了大脑的许多部分
▪ 眼睛选择并记录光线中所包含的信息， 而大脑则接着处理这些信息使之变得对 生物体有用
❖ 视觉生理学
▪ 光进入角膜，穿过瞳孔、晶状体、玻璃 体，最后到视网膜。视网膜上的光感受 器把光转化成神经冲动，再传输到大脑 的视觉中枢
❖ 神经生理学
1.神经元： 神经元可以整合与之相连的神经元
输入的冲动，并将整合后的冲动传到其 他神经元。
❖ 2.光感受器细胞： ❖ 在视网膜上有两种不同类型的光感受
器细胞：视锥细胞与视杆细胞。
❖ 3.视网膜神经节细胞： ❖ 所发出的轴突汇聚成视神经，通过眼眶后
壁上的视神经孔，将视觉信息输送到大脑
第二节 光学信息的本质
❖ 光的行为
1.光与物体间的相互作用 ▪ 穿透物体表面 ▪ 被物体表面吸收 ▪ 被物体表面反射
2.光的环绕阵列 ▪ 光的环绕阵列是指来自各个方向的、朝
向某一给定观察位点的光，视觉就是处 于这种“观察位点”上
❖ 图像的信息
1.光学图像 ▪ 被物体表面反射的光进入观察者的眼
2.不可能的物体还有“看似合理”的现象， 可以非常明确地证明视觉的“模型构建” 观点
3.预知未来，视觉对未来情况的预测能 力是非常重要的
❖ 视觉是对意义的理解
1.分类 ▪ 给定的某类事物的组成成员构成了先 前的经验，这种经验使我们可以正确 而合理地推断与之同类的新成员
2.注意和意识 ▪ 可视环境包含的信息远远多于任何 人全部的感知。所以必须选择性地 注意，而且选择在很大程度上依赖 于需要、目标、计划和意愿
▪ 脑功能成像技术可以从大脑的活动中 解码出大脑所处理的信息内容，为人 工视觉的建立提供基础
第四节 人工视觉研究进展
❖ 视皮层假体
▪ 将电极置于视皮层，将光电信号传递 给皮层神经元，从而产生光幻视
❖ 视神经假体
▪ 将电极组成的“袖带”环绕在盲人的视 神经周围，导线与埋在耳朵皮下的连接 器相连，最后终止于外界的光感受器