明視覺與暗視覺：眼睛的光影魔術(shù)

在光與影交織的世界，眼睛如同精密儀器，在不同光照下以不同工作模式感知周邊事物，這正是明視覺和暗視覺的不同原理在發(fā)生作用。

明視覺和暗視覺，是不同波長的光刺激在兩種亮度范圍內(nèi)作用于視覺器官而產(chǎn)生的視覺現(xiàn)象。白天，眼睛能看見各種顏色的東西，但到了夜晚，光線變暗，視覺系統(tǒng)就會(huì)從明視覺切換到暗視覺，也就是夜間視覺。正因如此，不同的適應(yīng)模式讓眼睛無論在白天還是夜晚，都能看清周圍的環(huán)境。

當(dāng)光刺激的亮度約在3cd/m2以上時(shí)，主要是由人眼錐體細(xì)胞獲得的視覺，稱為明視覺或錐體細(xì)胞視覺；當(dāng)光刺激的亮度約在3cd/m2以下，即在暗適應(yīng)情況下時(shí)，主要由桿體細(xì)胞獲得視覺，稱暗視覺或桿體細(xì)胞視覺。人眼視網(wǎng)膜黃斑中央凹內(nèi)錐體細(xì)胞最多，視網(wǎng)膜邊緣只有少數(shù)視錐細(xì)胞摻雜在視桿細(xì)胞中。視桿細(xì)胞主要分布在視網(wǎng)膜的邊緣，中央凹內(nèi)沒有視桿細(xì)胞，而偏離中央凹20°時(shí)，單位面積上的桿體細(xì)胞密度最大。明視覺主要是中央視覺，而暗視覺則是邊緣視覺。因此，在微光條件下，如想發(fā)現(xiàn)光線較暗淡的星星，把目標(biāo)保持在視覺注視中心，反而不如以邊緣視覺觀察時(shí)清楚。

1 明視覺

在明亮的環(huán)境中，視錐細(xì)胞發(fā)揮著主要作用。人眼視網(wǎng)膜大約含有600萬～700萬個(gè)視錐細(xì)胞，它們主要集中于視網(wǎng)膜中央凹處。視錐細(xì)胞對(duì)強(qiáng)光和顏色非常敏感，能夠分辨出極其細(xì)微的細(xì)節(jié)和豐富的色彩。

視錐細(xì)胞含有三種不同的感光色素，分別對(duì)紅、綠、藍(lán)三種原色光最為敏感。當(dāng)光線進(jìn)入眼睛，不同波長的光刺激相應(yīng)的視錐細(xì)胞，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，這些神經(jīng)沖動(dòng)經(jīng)過復(fù)雜的神經(jīng)傳導(dǎo)通路，最終在大腦中被整合為人眼看到的豐富多彩的圖像。例如，當(dāng)看到一片盛開的花海，紅色的玫瑰、黃色的郁金香、紫色的薰衣草，正是視錐細(xì)胞將不同顏色的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，讓人領(lǐng)略到如此絢爛的色彩盛宴。而且，由于視錐細(xì)胞密集分布在中央凹，使得人在明視覺條件下能夠清晰地聚焦和識(shí)別物體的細(xì)節(jié)，閱讀書籍上的文字、欣賞畫作的細(xì)膩筆觸等都依賴于明視覺。

2 暗視覺

隨著夜幕降臨，瞳孔會(huì)逐漸放大，以便讓更多的光線進(jìn)入眼睛，此時(shí)視桿細(xì)胞開始接管視覺任務(wù)。視網(wǎng)膜中大約有1.2億個(gè)視桿細(xì)胞，它們廣泛分布在視網(wǎng)膜的周邊區(qū)域。視桿細(xì)胞對(duì)弱光非常敏感，但不能分辨顏色，只能感知物體的明暗和輪廓。

視桿細(xì)胞中含有一種特殊的感光物質(zhì)——視紫紅質(zhì)。在暗處，視紫紅質(zhì)能夠大量合成，使得視桿細(xì)胞對(duì)微弱的光線具有極高的敏感性。當(dāng)少量的光子進(jìn)入眼睛并與視紫紅質(zhì)結(jié)合時(shí)，就會(huì)引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。即人眼在黑暗中雖然難以辨別物體的顏色，但卻能大致感知到物體的存在和移動(dòng)，這都得益于視桿細(xì)胞介導(dǎo)的暗視覺。

暗視覺需要很長時(shí)間才能進(jìn)入狀態(tài)，視桿細(xì)胞非常“懶惰”，它們需要反復(fù)受刺激才能正式進(jìn)入工作狀態(tài)。在黃昏時(shí)分或者在昏暗的房間里，暗視覺并不會(huì)完全啟動(dòng)，明視覺還在工作，只是狀態(tài)不佳。晚上關(guān)掉臥室的燈之后，人眼需在幾秒鐘后才能慢慢分辨出一些細(xì)節(jié)，再過幾分鐘才能看出房間的大致特征，再隔第一段時(shí)間后，就能看到一切。但如果此時(shí)再次開燈，然后立即關(guān)掉，那么，人眼將會(huì)再次重新適應(yīng)黑暗的過程。

3 明暗差異

明視覺主要適應(yīng)強(qiáng)光環(huán)境，對(duì)強(qiáng)光的敏感度高，能夠清晰分辨細(xì)節(jié)和顏色。而暗視覺則在弱光條件下發(fā)揮作用，對(duì)弱光的敏感度極高，能在幾乎無光的環(huán)境中提供一定的視覺信息，但犧牲了對(duì)顏色和細(xì)節(jié)的分辨能力。

從明處到暗處，眼睛需要經(jīng)歷暗適應(yīng)過程。這個(gè)過程通常需要幾分鐘到幾十分鐘不等，開始，人眼在黑暗中幾乎什么都看不見，但隨著時(shí)間推移，視桿細(xì)胞逐漸適應(yīng)黑暗，視覺敏感度不斷提高，慢慢就能看清周圍物體。相反，從暗處到明處，會(huì)發(fā)生明適應(yīng)，這個(gè)過程相對(duì)較快，一般只需幾秒鐘到一分鐘左右，眼睛會(huì)迅速降低對(duì)光的敏感度，以適應(yīng)明亮的環(huán)境。

明視覺時(shí)，視覺焦點(diǎn)集中在中央凹附近，能夠清晰看到正前方的物體細(xì)節(jié)。而暗視覺下，由于視桿細(xì)胞分布在視網(wǎng)膜周邊，眼睛的周邊視覺相對(duì)更敏銳，能察覺周圍環(huán)境中物體的大致移動(dòng)，視覺范圍更廣，但不夠精確。

4 總結(jié)

明視覺和暗視覺是眼睛為適應(yīng)不同光照環(huán)境而進(jìn)化出的兩種生理機(jī)制。它們相互協(xié)作，讓人能夠在各種復(fù)雜的光照條件下感知周圍世界。從白晝的明亮到夜晚的黑暗，眼睛通過這兩種視覺模式的切換，為人類呈現(xiàn)了一個(gè)豐富多彩的世界。

而深入了解明視覺和暗視覺，不僅能更好地認(rèn)識(shí)人類的生理結(jié)構(gòu)，還能在交通安全、照明設(shè)計(jì)、藝術(shù)創(chuàng)作等各方面發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用，幫助我們更好地通過神奇的眼睛去探索和享受這個(gè)世界。

作者單位：北京大學(xué)人民醫(yī)院眼科amp;眼視光中心