了解視力

人類眼睛的奧秘——從盲點和黃斑點到中央和周邊視覺

大腦如何彌補眼睛中令人費解的設計缺陷。

2022 5月 6

經過了5億年的演化，一個簡單的光敏點已慢慢演化成今天令人難以置信且複雜的眼睛。這項巨變已被證實為意義重大的演化過程，因為相較於盲眼生物，有視覺的生物擁有更明確的優勢。但對於時至今日的眼睛是否源自於單個原型眼還是在多種不同情況下單獨演化，研究人員的看法仍有分歧。不同的生物需要不同類型的眼睛，從扁平眼、坑狀眼、針孔眼、複眼以至脊椎動物（包括人類）中帶有晶狀體的透鏡眼。而上述最後一種眼睛類型是迄今為止演化過程所產生的最複雜的視覺器官之一。透鏡眼的形成使生物能清晰且明亮地感知周遭環境。但即使是人的眼睛，也有其演化弱點...

通過與眼睛緊密合作，我們的大腦在複雜的人類視覺世界中扮演著關鍵的角色。大腦在不知不覺間不費吹灰之力地彌補了眼睛的弱點。兩者完美展現了團隊合作的精神。

當脊椎動物的眼睛——甚至人類的眼睛——演化時，發生了一些奇怪的現象。例如：同樣擁有透鏡眼的烏賊，其極複雜呈泡狀的眼睛是透過外皮內陷所產生的；而看似隨意形成的人類眼睛卻是完全不同的結構，它是大腦的延伸。乍看之下，這似乎只是些微的差異，但後者實際上提供了更多優勢，因為它能使相同大小的眼睛容納更多的感光細胞。有趣的是，我們視網膜上感光細胞的方位其實是顛倒的，這些感光細胞指向我們的身體，而我們的神經細胞則指向光源方向。這表示我們的「眼睛是倒置的」，因此我們的大腦便需要將這些視覺訊號矯正至正確的方向。這也表示人類和所有脊椎動物都會有眾所皆知的盲點。

盲點（中央窩）

盲點是視神經穿過視網膜連接大腦的地方。構成視神經的神經細胞管道在視網膜內形成一個「洞」，該處缺乏偵測光的感光細胞，因此此處會成為讓我們無法感知視野的一小部份。這種會在我們的視野中產生盲點的視網膜設計，被專家稱為倒置眼。盲點位於中央窩鼻側約15度處。健康的人通常不會注意到這個視覺資訊的缺失，因為我們的大腦會根據周圍的細節、來自另一隻眼睛的資訊以及由眼睛運動產生的各種影像計算來填補盲點。

盲點最早的記錄源自於1660年法國物理學家Edme Mariotte。

盲點示範

做法如下：
閉上左眼，右眼聚焦在左側的圓點上。眼睛與螢幕的距離保持約為圓點與螢幕上網格中心點的距離的兩倍。現在慢慢地將頭向後遠離螢幕。退到某一點時，您會發現網格上缺失的中心點會被「填補」，這就是盲點——大腦為視覺缺失填補的一點。

黃斑部是盲點最好的朋友

除了盲點，眼睛還有一個視網膜區域，稱之為黃斑點或黃斑部，提供高質素的中央視覺。黃斑部中心含有最多的視錐細胞，那是眼睛兩種類型的感光細胞之一。這個小小的中央凹處——中央窩——位於黃斑部正中央，負責銳利的中央視覺。

在黑暗中看見的每一隻貓都是灰色的

在夜間需要良好視力的動物通常都有大眼睛——例如：貓頭鷹、眼鏡猴或貓等等。事實上，貓有一種特殊的視網膜，其包含一層反射層，可讓更多光線到達視網膜。夜行性動物的眼睛與人眼的構造不同相較於晝行性的人類，夜行性動物的視桿細胞（負責感知明暗）遠多於視錐細胞（負責色彩感知）。

因此，在感知色彩方面，我們的視錐細胞扮演關鍵角色。我們有三種類型的視錐細胞，對應日光的特定波長：紅光、藍光和綠光，具有最大的靈敏度。夜間沒有這三種顏色波長的光線。因此，我們得不到有關色彩的資訊，只有視桿細胞仍在活動——這就是在夜間所有事物都是灰色的原因。

我們為什麼無法真正盯看物件

每個生物都有其合適的眼睛。對於隨時成為獵食者盤中佳餚的動物，擁有出色的全方位視野當然十分重要。因此這些動物如﹕野兔、馴鹿，其眼睛都在頭部兩側。但這卻使他們難以判斷深度和距離。

人類的眼睛朝向前方，使我們可以精準地判斷深度和距離，雖然我們沒有360度的視野，或許也是因為我們不需要它。

您知道嗎？嚴格來說，當我們聚焦在某事物上時，並沒有真正盯著看。我們視網膜上的感光細胞僅對光線條件的變化作出反應。因此，如果我們真的盯著看某事物，靜止的影像會開始褪去。但是，大自然萬物必有其解決方法：我們的眼睛會不斷地進行一些絲毫不覺的微小運動，以確保我們在感知周圍物體的同時還能聚焦在該物上。因此，即使我們專注在某一點上，我們的眼睛也會不斷地做出短暫且快速的動作，此稱為眼球跳動。

中央vs周邊視覺

周邊視覺是我們視野的一部分，不在我們的中央聚焦視覺之內。周邊視覺的目的是在我們專注於某物之前為我們提供一個初步的印象或關連性，因此它與我們的中央視覺的運作方式截然不同。周邊視覺包含了我們90％以上的視野，然而它只有大約50％的感光細胞，這表示由於周邊的視力或解析度會較低，所以辨識細節的能力也極低。但我們的周邊視覺具有極佳的運動感知能力，皆因我們仍然需要快速識別潛在風險的能力。

周邊視覺和眼鏡鏡片

眾所皆知，當視力開始變得模糊時，就應該配戴眼鏡來矯正我們的視力缺陷。然而，製作鏡片的真正藝術在於鏡片設計，獨特的鏡片設計不僅可以恢復我們清晰的中心視覺，還能帶來舒適和放鬆的周邊視覺。這就是為什麼製造鏡片的計算需要許多的數學和光學專業知識，好讓人們在配戴眼鏡時能保留和裸視時相同的周邊視覺。而製作漸進眼鏡或具備高彎鏡片的運動型眼鏡更是一大挑戰。

您知道嗎？我們有時需要一些時間適應漸進鏡片的遠中近距離視區，而決定這個適應時間並不是我們的中心聚焦視覺，而是周邊視覺的變化。這些變化可能會產生影像扭曲效應，一開始時可能會令配戴者感到不適。但是無須擔心，我們的大腦很快就會可以適應這些變化，而且很快就會習慣新的視覺模式，對周邊的感知也會恢復「正常」。