你的眼睛为何如此贫穷_风闻

人类的视觉从精细度、色彩感、立体感上看，至少在哺乳动物中似乎居于上流。然而，从硬件配置上看，人眼就不能算高端了。比如我们的视锥细胞比例较低，意味着我们的精确视力和色彩感知并不如我们以为的那样好。

人类其实是靠硬件巧妙地组合，加上控制、反馈系统提高性能。这颇有点像iPhone：他们的硬件配置从来都不是最先进的，却总是在综合性能上胜出。

－文字稿－

人类的眼睛虽然存在一些通用缺陷，但瑕不掩瑜，其精巧的构造和高效能，常常被拿来与高端镜头和摄像机做比较。不过，实际上人类眼睛的配置堪称贫穷，更加不可能有传说中几亿甚至几百亿像素的精度。

首先是贫穷的感光细胞。我们都知道视锥细胞负责颜色和细节，视杆细胞负责探知微弱光线。视觉够不够精细、色彩是否丰富，主要与视锥数量有关。但在人类的单只眼睛中，它们分别有6百万和1亿2500万个左右。仅从数量上看，你会怀疑人类其实是一种色觉低下的夜行动物。

人类的解决方案是，在靠近视网膜中央建立了一个只有高密度视锥细胞存在的特殊区域，其直径约1.55毫米，在视野中的范围大概是5度，也就相当于伸直手臂后两个大拇指那么宽。

这被称为中央凹（fovea），也就是正常人 中心视力的所在。只有在这一小块区域，人们才能真正看清楚东西的细节以及丰富的色彩。在更外围的视野中，视杆细胞占据着主导地位，虽然也能看见东西，但根本看不清。不过也不用担心，因为神经系统会自行脑补，告诉你不要在意这些细节。

如果想看清稍大一点的东西，就要辛苦眼球自己动一动，在极短时间内用中心视力把目标扫描一遍。好在眼球跳视（saccade）的角速度高达每秒钟900度，响应时间只有20到200毫秒，定位更是异常精准，因而你几乎不会察觉到画面其实是依次拼贴起来的。

整个视网膜的配置都透露出一股贫穷的气息，为了节省一点点资源费尽心机。但是这还不算完。

在视网膜上有一层神经节细胞，是它们的轴突形成视觉神经纤维，最终传递了视觉信息。神经节的编制严重不足，平均一百多个感光细胞才能对应一个神经节，其信号质量可想而知。

解决的办法还是那个，优先供给中央凹，让这里的视锥细胞获得一对一传输的待遇。为了不影响唯一完好的视力区域，在中央凹最核心的区域里，甚至不允许出现血管，这里的细胞只能依靠视网膜另外一侧的脉络膜（Choroid）来获取氧气和葡萄糖。

至于其他地方，不论是视网膜内侧的血管影响透光性，还是神经节密度太低影响信号精度，都算不上问题。

当然，贫穷也能激发细胞的潜力。在感光细胞和神经节之间，还存在大量不同类型的神经细胞。它们通过复杂的连接方式，以及各自不同的信号激发模式（感知野），和神经节一起对原始的视觉信号进行了批量预处理，从某种程度上减少了带宽不足的带来的信息丢失问题。

更加出色的是，两只眼睛的神经纤维又各自分出一半，左眼左半侧和右眼左半侧前往大脑左侧，左眼右半侧和右眼右半侧前往大脑右侧，也就是所谓的视交叉。实际上，我们的左侧大脑负责右侧视野，右侧大脑负责左侧视野，刚好对调。

视交叉一方面让两侧大脑都可以同时获得两只眼睛的视觉信息，增强了我们的立体感。另一方面，又增强了手眼协调能力。因为不论需要控制哪只手，都可以就近获得同侧大脑的立体视觉协助，而不需要跨越半球通讯。

可以说这个「设计」既经济又高效，大大缓解了大脑资源紧张的问题；就和我们眼睛一样，在贫穷中透着一股智慧，体现着自然演化的精髓：

节省、凑活、够用，就这样吧。

参考资料：

Kimble, Daniel Porter. Biological psychology. Holt McDougal, 1988.

Kolb, Helga. “Simple anatomy of the retina by Helga Kolb.” Webvision: The Organization of the Retina and Visual System (2011).

Larsson, Matz. “The optic chiasm: a turning point in the evolution of eye/hand coordination.” Frontiers in zoology 10.1 (2013): 41.

Peichl, Leo. “Diversity of mammalian photoreceptor properties: adaptations to habitat and lifestyle?.” The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology: An Official Publication of the American Association of Anatomists 287.1 (2005): 1001-1012.

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素材来源：

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https://webvision.med.utah.edu/book/part-i-foundations/simple-anatomy-of-the-retina/

Dr. Keunyoung Kim@https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2016-photomicrography-competition/mouse-retinal-ganglion-cells

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