中央凹處為什麼沒有桿狀細胞?


這個問題我也想過,中央凹(fovea)確實沒有視桿細胞(rods)。但還真不太好說為什麼沒有。

1)視網膜上最薄的地方是中央凹(圖1)。

2)直徑略小的視錐細胞(cones)主要分布在中央凹,離開中央凹則密度巨幅下降。人類有三種視錐細胞(S, M, L cone),分別對應的三種視錐色素(藍,綠,紅),可參考圖2。視錐細胞在向雙極細胞(Bipolar Cells)及其之後神經節細胞(Retinal Ganglion Cells)的信息傳輸為「一對一」的形式所以分辨度和清晰度都較高,這就是閱讀依賴中央凹高清晰度的視錐細胞的神經學原理。

3)直徑略大的視桿細胞(rods)主要分布在偏離中央凹,分布密度可以參考圖3,在中央凹確實沒有。視桿細胞(分布在視網膜的周邊部分)在向雙極細胞(Bipolar Cells)及其之後神經節細胞(Retinal Ganglion Cells)的信息傳輸因其「多對一」的形式導致視覺解析度與清晰度較低。在光線很暗的時候主要是視桿細胞們在工作,但是它們對顏色不敏感,所以您晚上看的見物體輪廓、運動但看不出其顏色。

4)敝人也不是第一天做視覺研究了,確實沒有聽說有專門的理論來解釋為什麼中央凹沒有視桿細胞(除了總是被濫用的進化論/進化心理學)。硬要解釋的話估計就搞笑了,可以去投稿MIT辦的BAHFest! - Festival of Bad ad Hoc Hypotheses 這個為了搞笑以及研究者自嘲的盛會,經常打臉進化論,提出一個巨不靠譜的ad-hoc hypothesis,然後一本正經地用數據或模型等嘗試解釋一個現象。比如2013年BAHFest冠軍Tomer Ullman(Tomer是我博士期間在CBMM, NSF暑期課程的助教,絕對的學術新星)建了數學模型的simulation來解釋為什麼嬰兒要哭,因為會哭的孩子有進化優勢(e.g., 背著哭的寶寶可以增加戰鬥民族的打仗能力,圖4) https://www.youtube.com/watch?time_continue=79v=Zm-sQnazFAQ

再比如2014冠軍Sarah姐姐說為什麼各種哺乳動物睡覺的時間不同,Sarah給出的搞笑hypothesis是因為睡得少的動物(比如長頸鹿和大象)抗壓能力好,居住環境好,吃的好,長得也好看,生育能力強,所以總體感覺更快樂就不需要多睡覺以減壓(相比每天睡很久的蝙蝠)。扯淡理論請看圖5,https://www.youtube.com/watch?v=MUw3s4evhTE

為了好好寫這篇,又看了一遍BAH視頻,每次都笑尿...

答主自愧幽默能力太差,就不獻醜不硬來解(搞)釋(笑)為什麼中央凹沒有視桿細胞了。希望您能從其他答主那裡得到一個滿意的解釋。

如果您一定要的一個答案的話(也不嫌棄我萬一就搞笑了呢),個人感覺可能是遠古時期人類的敵人們(夜視力好的野獸什麼的)一般在夜裡比較容易發起進攻所以我們祖先們的夜視力比我們好很多。後來因為文字的出現對於精細閱讀有了較高要求所以中央凹這點兒小地方就專攻顏色和高清晰度了?

圖1 Fovea 中央凹

圖2 三種視錐細胞,分別對應三種視錐色素,藍(S cone),綠 (M cone),紅(L cone)

圖3 視錐視桿細胞在中央凹附近的分布示意圖

圖4 BAHFest 2013 - Tomer Ullman: The Crying Game

圖5 BAHFest West 2014 - Sarah Hird: Why do Mammals Sleep?

圖片來源:

圖1)Vision Image Gallery

圖2)http://www.flashlightreviews.com/qa/img/monochrome_light/retina_sensitivity.jpg

圖3)http://www.telescope-optics.net/images/eye_acuity.PNG

圖4) BAHFest 2013 - Tomer Ullman: The Crying Game

https://www.youtube.com/watch?v=Zm-sQnazFAQ

圖5)BAHFest West 2014 - Sarah Hird: Why do Mammals Sleep?

https://www.youtube.com/watch?v=MUw3s4evhTE


黑夜給了我黑色的眼睛,而我卻用它尋找光明。

重要的部分就留給視錐細胞感受細節和顏色啦。

我在瞎扯…


推薦閱讀:

人眼從出生開始所看到的圖像都是一成不變的嗎?
要美到什麼程度的女生才能讓男生流鼻血?
為什麼美的事物常常美的千篇一律,而丑的事物卻可以丑的千奇百怪?
為什麼我玩《魔獸世界》 和《CS》不會頭暈,玩《使命召喚》、《孤島危機》等遊戲會頭暈?

TAG:視覺 | 視覺系統 | 視光學 | 生物 |