脊椎動物的眼睛示意圖


(亦称眼睛)是視覺的器官,可以感知光线,轉換為神經中電化學的脈衝。比較复杂的眼睛是一個光學系統,可以收集周遭環境的光線,藉由虹膜調整進入眼睛的強度,利用可調整的晶状体來聚焦,投射到对光敏感的视网膜產生影像,將影像轉換為電的訊號,透過视神经傳遞到大腦的视觉系统及其他部份。眼睛依其辨色能力可以分為十種不同的種類,有96%的動物其眼睛都是複雜的光學系統[1]。其中软体动物、脊索動物及節肢動物的眼睛有成像的功能[2]


微生物的「眼睛」構造最簡單,只偵測環境的暗或是亮,這對於昼夜节律的牵引英语Entrainment (chronobiology)有關[3]。若是更複雜的眼睛,視網膜上的感光神经节细胞沿著視網膜下視丘路徑英语en:retinohypothalamic tract傳送信號到视叉上核英语Suprachiasmatic nucleus來影響影响生理调节,也送到頂蓋前核英语pretectal area控制瞳孔光反射英语pupillary light reflex




目录






  • 1 簡介


  • 2 眼的类型


    • 2.1 简单眼


      • 2.1.1 眼斑


      • 2.1.2 单细胞光感受器


      • 2.1.3 色素杯状眼点(pigment cup ocelli)


      • 2.1.4 窝眼


      • 2.1.5 暗箱眼


      • 2.1.6 泡眼




    • 2.2 透镜眼


    • 2.3 复眼




  • 3 聚焦


  • 4 人类眼球的结构


  • 5 眼睛的问题


  • 6 眼睛的類型


  • 7 参看


  • 8 注解


  • 9 文內注釋


  • 10 外部連結





簡介





欧洲野牛的眼睛





人眼


複雜的眼睛可以區分形狀及顏色。許多動物(尤其是掠食類動物)的视知觉需要大區域的雙眼視覺來提高深度知覺英语depth perception。另外一些動物的眼睛位置可以使其視野達到最大,像是兔及馬,不過其視覺就是單眼視覺英语monocular vision了。


最早演化出有眼睛原型的動物是在約六億年前,寒武纪大爆发時[4]。這些動物的最近共同祖先有視覺需要的生物化學機能,動物門的分類共有35種[a],其中有6個門中的96%種的動物有較複雜的眼睛[1]。在大部份的脊椎动物及一些軟體動物中,光可以進入眼睛,投影到眼睛後面,對光敏感的細胞,稱為視網膜。視網膜中的视锥细胞(偵測顏色)及视杆细胞(偵測亮度)偵測光線,轉換到神經上的信號。視覺信號藉由視神經傳送到大腦,這類的眼睛多半是球形的,其中有透明的膠狀物質,稱為玻璃体,前面有對焦的晶狀體及虹膜,虹膜周圍肌肉的伸展及收縮會改變虹膜的大小,因此調整進入眼睛光線的多少[5],若有足夠光線時,也可以減少像差[6]。大部份头足纲、魚、两栖动物及蛇的晶狀體是固定形狀的,焦距調整則是由伸缩晶狀體來達成,類似相機調整焦距的方式[7]


許多节肢动物會有複眼,是由許多的小平面組成,可能是一個眼睛提供單一的像素資訊,也可能是一個眼睛提供多個資訊。每一個小平面的感測器會有其自己的晶狀體及感光細胞,有些眼睛甚至有28,000個感測器,以六角形排列,以產生完整的360°視覺。複眼對物體的移動十分靈敏。有些节肢动物(像是捻翅目)的複眼只有幾個小平面,每個都有獨立的視網膜可產生影像。每一個眼睛觀察不同的事物,在腦中會產生整個眼睛所得到的融合影像,因此可以產生高解析度的影像。


蝦蛄的眼睛可以處理從到紅外線延伸到紫外線范圍的高光譜影像,是世界上最複雜的彩色視覺系統[8]。已絕種的三葉蟲也有獨一無二的複眼,用透明的方解石晶體作為眼睛中的晶狀體,因此其眼睛不像大部份的動物一様是軟的。眼睛中的晶狀體會隨三葉蟲不同而不同,最少的只有一個,最多的在一個眼睛裡有上千個晶狀體。


單眼和複眼不同,只有一個晶狀體,像蠅虎科的生物有許多對視野很小的單眼,再配合其他較小的眼睛提供外圍視覺英语peripheral vision。有些昆蟲幼虫(例如毛蟲)有另一種單眼,只有大約的視覺。蝸牛的眼睛稱為眼點英语ocellus,是非常簡單的眼睛,有感光細胞,但無法將光線投影到其他細胞,嚴格來說只有辨別亮暗的功能,沒有一般定義的視覺功能,這可以讓蝸牛避免直接的日照。像生活在深海喷口附近的生物,其複眼已被調整為偵測熱泉產生的紅外線,因此可以發現熱泉而避開[9]



眼的类型


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南極蝦的複眼構造





蜻蜓的复眼




简单眼


單眼在動物界中相當常見,帶有水晶體結構的眼睛至少在動物演化過程中(立方水母→甲殼動物→環節動物→頭足類動物→脊椎動物)歷經了7次演化。



眼斑



  • 有明暗感。

  • 在真核单细胞生物中,由感光色素集合组成。例如水藻中之視紫素。



单细胞光感受器


  • 存在于许多无脊椎动物中,如蚯蚓等。


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。

  • 在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

  • 在鹦鹉螺可见。



泡眼



  • 成像更佳,其分泌物有透镜作用

  • 某些蜗牛可见



透镜眼



  • 最先进的眼类型

  • 在脊椎动物和某些高级的蜗牛,贝壳动物和头足动物如乌贼。


注意:脊椎动物的透鏡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。








脊椎動物

頭足綱






脊椎動物(如人、鳥類)、七鰓鰻眼睛的視網膜是反向的,其感光細胞位於視網膜的反面。光要穿過整個視網膜才能到達感光細胞,使成像變得模糊。頭足綱動物(如章魚、烏賊)的視網膜是正向的,牠們的感光細胞位於視網膜的正面,神經位於感光細胞後面,因此頭足綱動物沒有盲點[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




  • 由单眼组成。

  • 见于节肢动物



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:睫状肌英语Ciliary muscle 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 寫輪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:黃斑部 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:




  • 眼球壁


    • 纤维膜

      • 角膜

      • 巩膜




    • 血管膜

      • 虹膜

      • 睫状体

      • 脉络膜




    • 视网膜


      • 盲點

        • 虹膜部

        • 睫状体部




      • 视部
        • 脉络膜部







  • 内容物

    • 房水

    • 水晶体

    • 玻璃体





眼睛的问题




斜视手术



  • 近视

  • 远视

  • 散光

  • 白内障

  • 青光眼

  • 视网膜病变

  • 夜盲症

  • 色盲

  • 斜视



眼睛的類型



  • 丹鳳眼

  • 三白眼

  • 三角眼

  • 車輪眼



参看



  • 眼睛的演化英语evolution of the eye

  • 视觉

  • 眼急动

  • 视物显大症英语Macropsia

  • 视物显小症

  • 盲點 (眼)

  • 眼镜

  • 隱形眼鏡

  • 激光矯視

  • 適應 (眼)英语Adaptation (eye)

  • 節肢動物眼睛英语Arthropod eye

  • 頭足類眼英语Cephalopod eye

  • 視覺發射理論英语Emission theory (vision)

  • 眼睛色彩

  • 眼部受傷英语Eye injury

  • 眼睑

  • 眼動英语Eye movement (sensory)

  • 人眼

  • 哺乳動物眼睛英语Mammalian eye

  • 軟體動物眼睛英语Mollusc eye

  • 瞬膜英语Nictitating membrane

  • 無脊椎動物的單眼英语Simple eye in invertebrates

  • 脈絡膜層英语Tapetum lucidum


  • 眼部發展英语Eye development

  • 眼部疾病英语Eye Disease



注解





  1. ^ 有關動物一共有多少門,學者還沒有共識,因此數字可能會隨來源不同而不同




文內注釋





  1. ^ 1.01.1 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? 互联网档案馆的存檔,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. ^ 我們眼睛裡的視網膜貼反了嗎? | 知識採蜜




外部連結







  • Evolution of the eye

  • Anatomy of the eye – flash animated interactive.


  • Webvision. The organisation of the retina and visual system. An in-depth treatment of retinal function, open to all but geared most toward graduate students.

  • Eye strips images of all but bare essentials before sending visual information to brain, UC Berkeley research shows










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