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Take Home Message
• 光照於物體，並反射進眼睛，依序經過角膜、水晶體、玻璃體，最終此訊息會投影於視網膜上，再經由視神經傳達至大腦的視覺區域，形成我們所看到的「影像」。
• 當訊號進入至大腦後，「影像」中的物體或是物件，會由大腦的顳葉區與頂葉區來處理。這個物體是什麼？包含物體的顏色、形狀是由顳葉負責。這個物體在哪裡？包含物體的空間資訊，例如遠近等則是由頂葉負責。
• 視覺重建技術幫助盲人看到世界，目前科學家已開發出以工程方式取代受損的神經系統，以及以基因治療或幹細胞治療讓原本的視覺系統功能恢復。

靈魂之窗：眼睛

人類的眼睛不僅是一臺相機，也是一臺電腦，它除了可以形成影像還可以分析影像。世界是立體的，但影像卻是平面的，所以眼睛的第一個功能就是要將3D 轉為2D，藉由角膜與水晶體的聚焦， 將立體世界投影在視網膜上。人類的視網膜不但可以感光，還可以處理視覺資訊，因為它擁有三層結構，除了外層的感光細胞，中層與內層還有許多不同類型的神經細胞（neurons）。雖然它們不感光，但可以分析光的訊號，是視覺訊息的第一站。因此眼睛可以說是「數位相機＋影像處理軟體Photoshop」。因為它不僅記錄影像，也處理影像，來幫助大腦解讀外在的世界。

視網膜如同底片，是影像接收的地方。視網膜上有一處為中央窩（黃斑部）是感光細胞最密集的地方，也是我們看得最清楚之處。視網膜可分為外層、中層和內層。外層包含了感光細胞，中層及內層則為負責傳遞與處理訊息的神經細胞。視覺訊息離開眼球的位置會形成視神經盤，因為此處缺乏感光細胞，所以又有視覺盲點之稱。光訊號抵達視網膜最外層（感光細胞層）後，會再將訊號往內層傳（箭頭所示方向），最後藉由視神經傳至大腦，進行進一步的訊號處理。（作者提供）

外層

嚴格來說，眼睛並不是完美的數位相機，因為它只在中央視角約2°的範圍內有高解析度（相當於你伸直手臂並舉起大拇指，大拇指的寬度），其餘地方都是低解析度，這是因為人類視網膜上的感光細胞分布並不均勻，只有在中央窩（fovea）有高密度的感光細胞，這裡就是我們常說的黃斑部，也就是視野的正中心。一旦遠離中央視角2°的範圍，因為感光細胞的密度很低，所以我們只能看到模糊的影像。讀者現在可以試著看看紙上的字（建議拿到約伸直手臂的範圍），眼睛盯著不動，可以看清楚幾個字呢？

人類眼睛除了解析度不均勻，還有另一個缺陷， 那就是視覺盲點。由於視網膜上的感光細胞在最外層，但那些內層的神經細胞需要將處理後的視覺訊息傳送至大腦，因此這些神經纖維穿過視網膜離開眼睛的地方就形成了視覺盲點（視神經盤）。雖然我們每一個人的眼睛上都有這個視覺盲點，但大腦會「腦補」這個區域所缺少的視覺資訊，因此我們在日常生活中不會注意到盲點的存在。

中層與內層

視網膜中層與內層的神經細胞就是眼睛的Photoshop，當我們編輯、修改圖片時，我們會調整亮度與對比度，增強物體的邊緣輪廓，讓畫面更清晰，色彩更動人，這些功能都是由視網膜細胞負責執行。事實上，除了影像處理，視網膜的主要功能是將視覺訊息「解構」為不同的特徵，例如物體的明暗與色彩對比、物體移動的方向與速度等，以不同類型的神經細胞，將這些視覺訊息分別傳送至大腦不同的腦區，由大腦進行進一步的處理與影像解讀。因此眼睛的功能可以說是影像的形成與資訊的擷取，這讓大腦可以根據不同類型的視覺訊號去理解這個世界。

影像形成 當訊號傳進大腦

當視網膜神經細胞將視覺資訊傳入大腦後，不同的視覺訊息會在不同的腦區進行處理。基本上，視覺資訊可分為兩大類，一類是關於物體的特徵資訊，例如形狀與顏色，也就是這個物體是什麼？（what is the object? ）的訊息，另一類是關於物體的空間資訊，例如遠近與移動，也就是這個物體在哪裡？（where is the object? ）的訊息，這兩類資訊分別在大腦的顳葉（temporal lobe）與頂葉（parietal lobe）處理。即使形狀與顏色都是在顳葉處理，但還是分別由不同的神經細胞負責分析這些物體的特徵資訊。大腦這樣分工處理視覺資訊的方式，讓資訊的處理變得更加專一化，也更有效率。

頂葉與顳葉處理不同的視覺訊息。（作者提供）

人類非常依賴視覺，因此大腦中有超過30 個以上的腦區都在處理視覺相關的資訊，不同腦區之間彼此互相連結，從初級視覺區（primary visual cortex）到顳葉與頂葉的腦區。且隨著訊息處理路徑愈靠近後面的腦區， 它們愈專注在解讀關鍵的視覺特徵。例如大腦下顳葉腦區的一群神經細胞， 它們只對「臉」產生反應， 這些「臉形辨識細胞」不僅可以幫助我們將臉與其他物體區分開來，甚至可以幫助我們分辨不同人的臉。……【更多內容請閱讀科學月刊第668期】