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脊椎动物的眼睛示意图

(又称眼睛目、目睭)是视觉器官,可以感知光线,转换为神经中电化学的脉冲。比较复杂的眼睛是一个光学系统,可以收集周遭环境的光线,借由虹膜调整进入眼睛的强度,利用可调整的晶状体聚焦,投射到对光敏感的视网膜产生影像,将影像转换为电的讯号,透过视神经传递到大脑视觉系统及其他部分。眼睛依其辨色能力可以分为十种不同的种类,有96%的动物其眼睛都是复杂的光学系统[1]。其中软体动物脊索动物节肢动物的眼睛有成像的功能[2]

微生物的“眼睛”构造最简单,只侦测环境的光暗,这对于昼夜节律牵引英语Entrainment (chronobiology)有关[3]。若是更复杂的眼睛,视网膜上的感光神经节细胞沿着视网膜下丘脑路径英语en:retinohypothalamic tract传送信号到视叉上核英语Suprachiasmatic nucleus来影响影响生理调节,也送到顶盖前核英语pretectal area控制瞳孔光反射英语pupillary light reflex

简介

欧洲野牛的眼睛

复杂的眼睛可以区分形状及颜色。许多动物(尤其是掠食类动物)的视知觉需要大区域的双眼视觉来提高深度知觉英语depth perception。另外一些动物的眼睛位置可以使其视野达到最大,像是,不过其视觉就是简单眼视觉英语monocular vision了。

最早演化出眼睛的动物是在约五亿年前,寒武纪大爆发[4]。这些动物的最近共同祖先有视觉需要的生物化学机能,动物的分类共有39种(包括已灭绝动物门)[a],其中有6个门中的96%种的动物有较复杂的眼睛[1]。在大部分的脊椎动物及一些软体动物中,光可以进入眼睛,投影到眼睛后面,对光敏感的细胞,称为视网膜。视网膜中的视锥细胞(侦测颜色)及视杆细胞(侦测亮度)侦测光线,转换到神经上的信号。视觉信号借由视神经传送到大脑,这类的眼睛多半是球形的,其中有透明的胶状物质,称为玻璃体,前面有对焦的晶状体虹膜,虹膜周围肌肉的伸展及收缩会改变虹膜的大小,因此调整进入眼睛光线的多少[5],若有足够光线时,也可以减少像差[6]。大部分头足纲两栖动物的晶状体是固定形状的,焦距调整则是由伸缩晶状体来达成,类似相机调整焦距的方式[7]

大多数节肢动物具有复眼,是由许多的小平面组成,可能是一个眼睛提供单一的像素资讯,也可能是一个眼睛提供多个资讯。每一个小平面的感测器会有其自己的晶状体及感光细胞,有些眼睛甚至有28,000个感测器,以六角形排列,以产生完整的360°视觉。复眼对物体的移动十分灵敏。有些节肢动物(像是捻翅目)的复眼只有几个小平面,每个都有独立的视网膜可产生影像。每一个眼睛观察不同的事物,在脑中会产生整个眼睛所得到的融合影像,因此可以产生高分辨率的影像。

虾蛄的眼睛可以处理从到红外线延伸到紫外线范围的高光谱影像,是世界上最复杂的彩色视觉系统[8]。已灭绝的三叶虫也有独一无二的复眼,用透明的方解石晶体作为眼睛中的晶状体,因此其眼睛不像大部分的动物一様是软的。眼睛中的晶状体会随三叶虫不同而不同,最少的只有一个,最多的在一个眼睛里有上千个晶状体。

简单眼和复眼不同,只有一个晶状体,像蝇虎科的生物有许多对视野很小的简单眼,再配合其他较小的眼睛提供外围视觉英语peripheral vision。有些昆虫幼虫(例如毛虫)有另一种简单眼,只有大约的视觉。蜗牛的眼睛称为眼点英语ocellus,是非常简单的眼睛,有感光细胞,但无法将光线投影到其他细胞,严格来说只有辨别亮暗的功能,没有一般定义的视觉功能,这可以让蜗牛避免直接的日照。像生活在深海喷口附近的生物,其复眼已被调整为侦测热泉产生的红外线,因此可以发现热泉而避开[9]

眼的类型

南极虾的复眼构造
蜻蜓的复眼

简单眼(Simple eye)

简单眼在动物界中相当常见,带有水晶体结构的眼睛至少在动物演化过程中(立方水母甲壳动物环节动物头足类动物脊椎动物)历经了7次演化。

眼斑(Pit eyes)

单细胞光感受器

色素杯状眼点(pigment cup ocelli)

  • 由单一细胞或是多个感觉细胞组成。
  • 色素细胞阻挡特定来路的光线。
  • 文昌鱼或是涡虫可见。

窝眼

  • 也作盆眼,感觉细胞在感觉上皮的下陷区域聚集。
  • 在水母软体动物中可见。在水母中,其感光器官被称为感觉棍,有重力感。

暗箱眼

  • 感觉上皮深陷,光透过一个小孔进入
  • 成像和方向感比窝眼有所改善,形成暗的倒像
  • 鹦鹉螺可见。

泡眼

  • 成像更佳,其分泌物有透镜作用
  • 某些蜗牛可见

透镜眼

注意:脊椎动物的透镜眼和头足动物的透镜眼是典型的趋同演化,相似的构造,相似的作用,但是来源的胚层不同。

脊椎动物(如鸟类)、七鳃鳗眼睛的视网膜是反向的,其感光细胞位于视网膜的反面。光要穿过整个视网膜才能到达感光细胞,使成像变得模糊。头足纲动物(如章鱼乌贼)的视网膜是正向的,它们的感光细胞位于视网膜的正面,神经位于感光细胞后面,因此头足纲动物没有盲点[10]
脊椎动物和头足动物透镜眼的差别
反置眼 外翻眼
光感受器逆入射光排列 光感受器正对入射光排列
个体发育过程中不同细胞层的折叠形成。
透镜结构来自于头表皮
来自表皮的眼泡。
透镜结构来源于分泌物
见于脊椎动物 见于头足动物

复眼(Compound eye)

聚焦

来自远处物体的光线和来自近处物体的光线经过眼球。

为了能使光线聚集到一点,它们必须被折射。折射的多少取决于观察物体的距离。一个远的物体要求晶体的曲折程度要小于近的物体。很多折射发生在具有固定曲率的角膜上,同时根据折射的要求通过调节肌肉来控制晶体完成剩下的折射。

人类眼球的结构

1:玻璃体 2:锯齿缘 3:睫状肌 4:睫状韧带英语Ciliary zonules 5:施莱姆氏管英语Schlemm's canal 6:瞳孔 7:前房英语Anterior chamber 8:角膜 9:虹膜 10:晶状体 11:晶状体核 12:睫状突英语Ciliary process 13:结膜 14:下斜肌 15:下直肌 写轮16:内直肌 17:视网膜动脉和静脉 18:视乳头英语optic disc 19:硬脑膜鞘英语Dura_mater 20:视网膜中央动脉英语Central retinal artery 21:视网膜中央静脉英语Central retinal vein 22:视神经 23:涡静脉英语Vorticose veins 24:球筋膜英语Tenon's capsule 25:黄斑部 26:中心凹英语Fovea centralis 27:巩膜 28:脉络膜 29:上直肌 30:视网膜

眼球结构分为:

眼睛的问题

斜视手术

眼睛的类型

参看

注解

  1. ^ 有关动物一共有多少门,学者还没有共识,因此数字可能会随来源不同而不同

文内注释

  1. ^ 1.0 1.1 Land, M. F.; Fernald, R. D. The evolution of eyes. Annual Review of Neuroscience. 1992, 15: 1–29. PMID 1575438. doi:10.1146/annurev.ne.15.030192.000245.
  2. ^ Frentiu, Francesca D.; Adriana D. Briscoe. A butterfly eye's view of birds. BioEssays. 2008, 30 (11–12): 1151–62. PMID 18937365. doi:10.1002/bies.20828.
  3. ^ Circadian Rhythms Fact Sheet. National Institue of General Medical Sciences. [3 June 2015].
  4. ^ Breitmeyer, Bruno. Blindspots: The Many Ways We Cannot See. New York: Oxford University Press. 2010: 4. ISBN 978-0-19-539426-9.
  5. ^ Nairne, James. Psychology. Belmont: Wadsworth Publishing. 2005. ISBN 0-495-03150-X. OCLC 61361417.
  6. ^ Bruce, Vicki; Green, Patrick R. and Georgeson, Mark A. Visual Perception: Physiology, Psychology and Ecology. Psychology Press. 1996: 20. ISBN 0-86377-450-4.
  7. ^ BioMedia Associates Educational Biology Site: What animal has a more sophisticated eye, Octopus or Insect? 互联网档案馆存档,存档日期2008-03-05.
  8. ^ Who You Callin' "Shrimp"? – National Wildlife Magazine. Nwf.org. 2010-10-01 [2014-04-03].
  9. ^ 引用错误:没有为名为Cronin2008的参考文献提供内容
  10. ^ 我们眼睛里的视网膜贴反了吗? | 知识采蜜

延伸阅读

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外部链接


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