Hệ thống thị giác

Hệ thống thị giác hay hệ thị giác bao gồm cơ quan cảm giác (mắt) và một phần của hệ thống thần kinh trung ương giúp sinh vật có khả năng xử lý chi tiết thị giác như thị giác, cũng như cho phép hình thành một số chức năng phản ứng hình ảnh không phải là hình ảnh. Nó phát hiện và giải thích thông tin từ ánh sáng khả kiến (có thể nhìn thấy loài đó) để "xây dựng một hình ảnh thể hiện" môi trường xung quanh. Hệ thống thị giác thực hiện một số nhiệm vụ phức tạp, bao gồm tiếp nhận ánh sáng và hình thành các biểu diễn một mắt, các cơ chế thần kinh tạo ra thị giác hình nổi, xác định và phân loại các đối tượng thị giác, đánh giá khoảng cách đến và giữa các vật thể, nhận thức chuyển động, cơ thể hướng dẫn chuyển động liên quan đến các đối tượng nhìn thấy, tầm nhìn màu sắc, và nhiều hơn nữa. Mặt tâm lý của việc cung cấp thông tin thị giác được gọi là nhận thức thị giác, thiếu nhận thức này được gọi là mù. Các chức năng thị giác không hình ảnh, độc lập với nhận thức thị giác, bao gồm phản xạ ánh sáng đồng tử (PLR), quang hóa sinh học và những thứ khác.

Bài viết này chủ yếu mô tả hệ thống thị giác của động vật có vú, đặc biệt là con người, mặc dù các loài động vật khác có hệ thống thị giác tương tự (xem thị giác của chim, thị giác ở cá, mắt nhuyễn thể và thị giác của bò sát).

Tổng quan hệ thống

Sơ đồ này tuyến tính (trừ khi được đề cập khác) theo dõi các dự đoán của tất cả các cấu trúc đã biết cho phép tầm nhìn đến các điểm cuối có liên quan của chúng trong não người. Nhấn vào đây để phóng to hình ảnh.

Thể hiện của các đường truyền quang học từ mỗi trong bốn góc nhìn cho cả hai mắt cùng một lúc.

Cơ học

Giác mạc và thấu kính cùng nhau khúc xạ ánh sáng thành một hình ảnh nhỏ và chiếu nó lên võng mạc. Võng mạc chuyển hình ảnh này thành các xung điện bằng cách sử dụng que và hình nón. Các dây thần kinh thị giác sau đó mang các xung này qua kênh quang. Khi đạt đến chiasm thị giác, các sợi thần kinh phân tách ra (trái trở thành phải). Các sợi sau đó phân nhánh và chấm dứt ở ba vị trí khác nhau.^{[1][2][3][4][5][6][7]}

Thần kinh

Hầu hết các sợi thần kinh thị giác đều kết thúc ở nhân geniculation bên (LGN). Trước khi LGN chuyển tiếp các xung tới V1 của vỏ thị giác (chính), nó đo phạm vi của các đối tượng và gắn thẻ mọi đối tượng chính bằng thẻ vận tốc. Các thẻ này dự đoán chuyển động của đối tượng.

LGN cũng gửi một số sợi tới V2 và V3.^{[8][9][10][11][12]}

V1 thực hiện phát hiện cạnh sườn để tìm hiểu tổ chức không gian (ban đầu, 40 mili giây, tập trung vào những thay đổi không gian và màu sắc nhỏ. Sau đó, 100 mili giây sau khi nhận được thông tin LGN, V2 và V3 đã dịch, cũng bắt đầu tập trung vào tổ chức toàn cầu). V1 cũng tạo ra một bản đồ độ mặn từ dưới lên để hướng sự chú ý hoặc nhìn chằm chằm.^[13]

V2 cả hai chuyển tiếp (trực tiếp và thông qua pulvinar) xung đến V1 và nhận chúng. Pulvinar chịu trách nhiệm cho saccade và sự chú ý trực quan. V2 phục vụ nhiều chức năng tương tự như V1, tuy nhiên, nó cũng xử lý các đường viền ảo ảnh, xác định độ sâu bằng cách so sánh các xung trái và phải (hình ảnh 2D) và phân biệt tiền cảnh. V2 kết nối với V1 - V5.

V3 giúp xử lý 'chuyển động toàn cầu' (hướng và tốc độ) của các đối tượng. V3 kết nối với V1 (yếu), V2 và vỏ não thái dương kém.^[14][15]

V4 nhận ra các hình dạng đơn giản, nhận đầu vào từ V1 (mạnh), V2, V3, LGN và pulvinar.^[16] Các kết quả đầu ra của V5 bao gồm V4 và khu vực xung quanh của nó, và các vỏ động cơ chuyển động mắt (vùng mắt phía trước và vùng bên trong bên).

Chức năng của V5 tương tự như chức năng của các V khác, tuy nhiên, nó tích hợp chuyển động của đối tượng cục bộ thành chuyển động toàn cầu ở mức độ phức tạp. V6 hoạt động cùng với V5 về phân tích chuyển động. V5 phân tích tự chuyển động, trong khi động cơ V6 phân tích chuyển động của các vật thể so với nền. Đầu vào chính của V6 là V1, với các bổ sung V5. V6 nhà bản đồ địa hình cho tầm nhìn. Đầu ra động cơ V6 đến khu vực xung quanh nó (V6A). V6A có các kết nối trực tiếp với vỏ não di chuyển cánh tay, bao gồm cả vỏ não trước.^[17][18]

Con quay thời gian thấp nhận ra hình dạng, vật thể và khuôn mặt phức tạp hoặc, kết hợp với hải mã, tạo ra những ký ức mới.^[19] Khu vực giả là bảy hạt nhân độc đáo. Các hạt nhân trước giả, trước và sau trung gian ức chế cơn đau (một cách gián tiếp), hỗ trợ trong REM, và hỗ trợ phản xạ chỗ ở, tương ứng.^[20] Hạt nhân Edinger-Hampal điều tiết sự giãn nở và hỗ trợ đồng tử (vì nó cung cấp các sợi giao cảm) trong sự hội tụ của mắt và điều chỉnh ống kính.^[21] Các hạt nhân của đường quang có liên quan đến chuyển động mắt theo đuổi trơn tru và phản xạ, cũng như chuyển động REM.

Hạt nhân suprachiasmatic là khu vực của vùng dưới đồi ngăn chặn sản xuất melatonin (gián tiếp) ở ánh sáng đầu tiên.^[22]

Tham khảo

1. "How the Human Eye Sees." WebMD. Ed. Alan Kozarsky. WebMD, ngày 3 tháng 10 năm 2015. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
2. Than, Ker. "How the Human Eye Works." LiveScience. TechMedia Network, ngày 10 tháng 2 năm 2010. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
3. "How the Human Eye Works | Cornea Layers/Role | Light Rays." NKCF. The Gavin Herbert Eye Institute. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
4. Albertine, Kurt. Barron’s Anatomy Flash Cards
5. Tillotson, Joanne. McCann, Stephanie. Kaplan’s Medical Flashcards. ngày 2 tháng 4 năm 2013.
6. "Optic Chiasma." Optic Chiasm Function, Anatomy & Definition. Healthline Medical Team, ngày 9 tháng 3 năm 2015. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
7. Jefferey, G., and M. M. Neveu. "Chiasm Formation in Man Is Fundamentally Different from That in the Mouse." Nature.com. Nature Publishing Group, ngày 21 tháng 3 năm 2007. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
8. Card, J. Patrick, and Robert Y. Moore. "Organization of Lateral Geniculate-hypothalamic Connections in the Rat." Wiley Online Library. 1 June. 1989. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
9. Murphy, Penelope C., Simon G. Duckett, and Adam M. Sillito. "Feedback Connections to the Lateral Geniculate Nucleus and Cortical Response Properties." Feedback Connections to the Lateral Geniculate Nucleus and Cortical Response Properties. ngày 19 tháng 11 năm 1999. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
10. Schiller, P. H., and J. G. Malpeli. "Functional Specificity of Lateral Geniculate Nucleus Laminae of the Rhesus Monkey." APS Journals. ngày 1 tháng 5 năm 1978. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
11. Singer, W., and F. Schmielau. "The Role of Visual Cortex for Binocular Interactions in the Cat Lateral Geniculate Nucleus." The Role of Visual Cortex for Binocular Interactions in the Cat Lateral Geniculate Nucleus. ngày 21 tháng 1 năm 1977. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
12. Reed, R. Clay, and Jose-Manuel Alonso. "Specificity of Monosynaptic Connections from Thalamus to Visual Cortex." Letters to Nature. Nature Publishing Group, ngày 3 tháng 10 năm 1995. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
13. Zhaoping, L. "The V1 hypothesis—creating a bottom-up saliency map for preattentive selection and segmentation", 2014, in Chapter 5 of the book "Understanding vision: theory, models, and data", see https://www.oxfordscholarship.com/view/10.1093/acprof:oso/9780199564668.001.0001/acprof-9780199564668-chapter-5
14. Heim, Stefan, Simon B. Eickhoff, et al. "Effective Connectivity of the Left BA 44, BA 45, and Inferior Temporal Gyrus during Lexical and Phonological Decisions Identified with DCM." Wiley Online Library. ngày 19 tháng 12 năm 2007. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
15. Catani, Marco, and Derek K. Jones. "Brain." Occipito‐temporal Connections in the Human Brain. ngày 23 tháng 6 năm 2003. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
16. Benevento, Louis A., and Gregg P. Strandage. "The Organization of Projections of the Retinorecipient and Nonretinorecipient Nuclei of the Pretectal Complex and Layers of the Superior Colliculus to the Lateral Pulvinar and Medial Pulvinar in the Macaque Monkey." Science Direct. ngày 1 tháng 7 năm 1983. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
17. Hirsch, JA, and CD Gilbert. "The Journal of NeuroscienceSociety for Neuroscience." Synaptic Physiology of Horizontal Connections in the Cat's Visual Cortex. ngày 1 tháng 6 năm 1991. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
18. Schall, JD, A. Morel, DJ King, and J. Bullier. "The Journal of NeuroscienceSociety for Neuroscience." Topography of Visual Cortex Connections with Frontal Eye Field in Macaque: Convergence and Segregation of Processing Streams. ngày 1 tháng 6 năm 1995. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
19. Moser, May-Britt, and Edvard I. Moser. "Functional Differentiation in the Hippocampus." Wiley Online Library. 1998. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
20. Kanaseki, T., and J. M. Sprague. "Anatomical Organization of Pretectal Nuclei and Tectal Laminae in the Cat." Anatomical Organization of Pretectal Nuclei and Tectal Laminae in the Cat. ngày 1 tháng 12 năm 1974. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
21. Reiner, Anton, and Harvey J. Karten. "Parasympathetic Ocular Control — Functional Subdivisions and Circuitry of the Avian Nucleus of Edinger-Westphal."Science Direct. 1983. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.
22. Welsh, David K., and Diomedes E. Logothetis. "Individual Neurons Dissociated from Rat Suprachiasmatic Nucleus Express Independently Phased Circadian Firing Rhythms." Science Direct. Harvard University, April 1995. Web. ngày 27 tháng 3 năm 2016.