【色彩课堂】No.11人的色彩感知器官

    【中关村在线办公打印频道原创】 上一期的色彩课堂中我们对物体颜色的形成进行了介绍。在这一期中我们介绍的是人的色彩感知器官，提到三原色，立刻都会想到红绿蓝，也就是RGB。今天我们的显示系统，绝大部分，依旧采用的是RGB来构成和再现色彩。实际上，我们的眼球也是三原色的原理来感知色彩，这也是显示设备使用RGB来再现色彩的根本原因。眼球是我们感知色彩的器官，所以自然要介绍一下眼球中和色彩有关的两个重要组织。

晶状体

眼球断面图

    晶状体是眼球中重要的屈光间质之一。它呈双凸透镜状，前面的曲率半径约10mm，后面的约6mm，富有弹性。晶状体的直径约9mm，厚约4～5mm，前后两面交界处称为赤道部，两面的顶点分别称为晶状体前极、后极。晶状体就像照相机里的镜头一样，对光线有屈光作用，同时也能滤去一部分紫外线，保护视网膜，但它最重要的作用是通过睫状肌的收缩或松弛改变屈光度，使看远或看近时眼球聚光的焦点都能准确地落在视网膜上。晶状体由晶状体囊和晶状体纤维组成。晶状体囊为一透明薄膜，完整地包围在晶状体外面。前囊下有一层上皮细胞，当上皮细胞到达赤道部后，不断伸长、弯曲，移向晶状体内，成为晶状体纤维。晶状体纤维在人一生中不断生长，并将旧的纤维挤向晶状体的中心，并逐渐硬化而成为晶状体核，晶状体核外较新的纤维称为晶状体皮质。

    因此随着年龄的增长，晶状体核逐渐浓缩、扩大，并失去弹性，这时眼的调节能力就会变差，出现老视。于此同时，在老化的过程中，晶状体也逐渐的变黄，影响我们对于色彩的判断，同时晶状体是一个天然的UV镜，现代的试验已经证实我们的视网膜可以感受到紫外线，但是我们的晶状体将其过滤掉了。

视网膜

视网膜示意图

    视网膜就像一架照相机里的感光底片，专门负责感光成像。当我们看东西时，物体的影像通过屈光系统，落在视网膜上。

    视网膜上的感觉层是由三个神经元组成。第一神经元是视细胞层，专司感光，它包括锥细胞和柱细胞。人的视网膜上共约有1.1～1.3 亿个柱细胞，有600～700万个锥细胞。柱细胞主要在离中心凹较远的视网膜上，而锥细胞则在中心凹处最多。第二层叫双节细胞，约有10到数百个视细胞通过双节细胞与一个神经节细胞相联系，负责联络作用。第三层叫节细胞层，专管传导。 视信息在视网膜上形成视觉神经冲动，沿视路将视信息传递到视中枢形成视觉，这样在我们的头脑中建立起图像。

    感受器细胞包括外段（outer segment,OS）（形状有的呈杆状，有的呈锥状）和内段（inner segment, IS）,中间为一个细的连接颈。外段充满了由膜围成扁囊状结构，在膜上镶嵌有数以百万计的视色素（visiual pigment, VP），由视蛋白和视黄醛构成，两者的差异在于视蛋白的不同。感受器细胞分类两类：视锥细胞和视杆细胞。

    视锥细胞（core,C）： 6.5百万/单眼，光敏感度低，强光刺激才能引起兴奋，但具有分辨颜色的能力。中央凹，仅视锥细胞，密度最高，约150000个/mm2。中央凹的结构特点均为特高的视锐度创造了条件，它是灵长类视网膜适应高视锐度的需要而分化的结果。视觉最敏感。鸽子只有视锥细胞。3种视锥细胞，包含不同的视紫蓝质分子，绿视锥细胞 450～675nm，红-蓝。530nm，绿光。蓝视锥细胞，455nm(蓝光)；红视锥细胞，625nm(橙色光)。

    视杆细胞(rod, R)：1.25亿/单眼，视紫红质，对弱光敏感，一个光量子可引起一个细胞兴奋，5个光量子就可使人眼感觉到一个闪光，不能分辨颜色。猫头鹰只有视杆细胞，所以猫头鹰在夜间的分辨能力强，但是却永远也感受不到色彩。

    光照，视紫红质中的顺式视黄醛变构成全反式视黄醛，视蛋白与之分离，视黄醛在酶作用下还原成Va，在暗处，在酶作用下由全反式生成顺式。构象变化激活了转导蛋白（T）一个光量子所激活的视紫红质分子能与约500个转蛋白的分子相互作用，使信号放大，转导蛋白转而激活磷酸二酯酶（PDE），PDE又使cGMP降解为非活性的GMP，一个PDE分子每秒钟可使2000个cGMP分子分解，cGMP含量的下降，造成了Na+不能再流入细胞内，于是此细胞电位变得更负，超极化的视杆细胞不再继续释放神经递质，递质释放量下降，无论刺激多强，只能给出分级的超极化电位，不产生动作电位（无冲动神经元），经过这一系列级联反应，一个光量子信号放大了约1亿倍。

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