视觉盲点知多少？

神经科学等 2 个话题下的优秀答主

人的身体构造是非常奇妙的，其中眼睛是最精致优美的器官之一。眼睛是如此的精妙，甚至让很多人认为只有上帝之手才能创造得出，并一度成为了神创论者作为批驳进化论的论据之一。但是，之后科学家们发现了人眼的视网膜上有个盲点，并找到了眼睛进化的证据。原来人类的眼睛并不是那么完美。这些发现让剧情反转，神创论者搬起石头砸了自己的脚。这次，我将跟大家简单介绍一下人类的视觉盲点及其起源。

一、装反了的视网膜导致了盲点的产生

我们感知外界视觉信息时，所见的物体会首先成像于视网膜上，感光细胞将光学信号转化为电信号；之后由视神经输入人脑，再经过视觉皮层中神经元的加工，我们才能感觉到物体的像（图1）。所以说，视网膜是我们视觉形成的基础，视网膜发生萎缩、脱落等病变现象常常会导致视力下降甚至失明。

图1. 视网膜上的感光细胞将光信号转换成电信号，经双极细胞和神经节细胞的处理，转换成动作电位，传递给大脑。

视网膜上有两个非常特殊的区域：黄斑区和视盘。黄斑区是视网膜上视觉最敏锐的特殊区域，直径约1-3mm，其中央为一小凹，即中央凹。黄斑鼻侧约3mm处有一直径为1.5mm的淡红色区，为视盘，亦称视乳头（图2c）。

图2. （b）视神经离开视网膜的部位（即视盘）；（c）视盘和黄斑的位置图，丝状线为眼中血管。

人的视网膜分成三层：最底下一层是感光的视锥细胞和视杆细胞，中间一层由双级细胞、水平细胞等神经元组成，最外面一层是神经节细胞，将眼睛感觉到的光信号传递给大脑（图1、2、6）。视网膜的外面还覆盖着一层毛细血管。这完全是个前后颠倒的不合理的设计。更加合理的设计应该是将感光细胞应该在最前面感受光线，神经、血管应该放在后面才对。而按这种颠倒的设计，光要穿过血管、神经才能抵达感光细胞，不仅因为导致光线的质量下降而削弱了我们的视觉，而且还因为较松散的连接导致视网膜容易脱落。为了传递光信号，视网膜的神经元要与一束视神经相连，视神经穿出眼球再绕回大脑。由于视神经在视网膜的前方，它穿过视网膜的那个孔（即视盘）不可能有感光细胞，这样就造成了视网膜上有一块区域没法感光，这便导致了盲点的产生（图2）。

二、为什么我们意识不到盲点？

既然盲点是客观存在的，那么为什么我们平时感觉不到呢？

原因之一是，盲点正好位于我们的双眼视野内。所以一只眼睛原本看不到的盲区，会被另一只眼睛看到（图3A）。也就是说，大脑能根据从两个眼睛得到的信息消除彼此的盲点，形成完整的图像。这也是为什么我们测量自己的盲点的时候，需要先闭上一只眼睛的原因（图3B）。

图3. 盲点（图中半月形小圈圈）正好位于我们的双眼视野内

但是，为什么即便闭上一只眼睛之后，我们的视觉似乎并不受影响，而是显得天衣无缝呢？这表明还有另一种机制也在帮助我们消除盲点。Francis Crick在他《惊人的假说》一书中也讨论了“我们通常不会注意到眼中的盲点”的现象：

尽管这里存在盲区，但在你的视野中似乎没有明显的洞。比如我前面讲过的，当我在家中从窗户看外面的草坪时，即使我闭上一只眼睛观看正前方，我也感觉不到在草坪中有洞。也许看起来令人吃惊的是，大脑试图用准确的推测填补上盲点处应该有的东西。大脑究竟如何作出这种推测，正是心理学家和神经科学家试图找到的东西。

简单的说，我们的大脑有很强的“脑补”能力，会根据盲点周边的信息和以往的记忆自动补全图像。具体的机制和涉及的神经环路之类的问题，恐怕还需要更多深入的研究。

三、如何“看到”盲点？

既然明白了产生的原理，我们是不是就可以想办法“看到”盲点呢？的确，我们可以通过某些手段将这些盲区显示出来。

方法一：请看图4。将电脑屏幕置于45cm以外，闭上你的右眼，用你的左眼注视图中的十字。将你的脑袋做轻微的前后移动。最后你将找到一个位置，使得图中的黑色圆点消失。此时，这个黑点所成像的位置即是左眼视盘处。视野的这个区域就是左眼的盲点。

图4. 盲点测试一

因为脑补现象，闭上一只眼睛之后，我们的视觉似乎并不受影响。这种“脑补”现象可以由以下方法检测出。

方法二：同样地，用你的左眼注视图5中的十字，将你的脑袋做轻微的前后移动。你会发现当线段中段位于你眼睛的盲点时，你所感知到的是连续的、不中断的线段。

图5. 盲点测试二

四、为什么会有盲点？

盲点果然很有趣。那么，是不是所有具备复杂眼睛的动物都有盲点呢？

事实上，章鱼的眼睛就没有盲点，因为它们祖先当时的演化方向是视神经分布在视网膜之后。章鱼的眼睛也非常复杂，可以在近乎黑暗的深海中发现猎物。它们的眼睛和人眼一样是球状的，也有晶状体，但是光透过晶状体后，就直接聚焦到感光细胞上，而无需先穿过神经、血管。章鱼眼睛的神经、血管都位于感光细胞的后面，神经直接连到大脑，而无需先穿透视网膜再往回绕弯。而且，章鱼的视网膜是由下面的许多神经纤维牢牢地固定着的，不容易脱落。

其实，不只是人类，所有脊椎动物的视网膜采取的都是倒装的方式，这表明这一现象是进化的结果。因为自然选择只能在已有的蓝图的基础上做无意识的修修补补，而不可能有意识地重新全盘设计。

早年间，神创论批驳进化论的观点之一就是眼睛这种非常精妙的结构必然是上帝创造的，靠进化不可能产生；支持进化论的科学家找到了眼睛进化的证据，并且提出，如果是上帝创造的眼球，何必留下盲点这么一个奇怪的缺陷？完全可以像章鱼那样设计得更好。

图6. 章鱼和人类视网膜结构的对比图

随之而来的一个问题是：脊椎动物这种奇怪的眼睛结构是怎么进化来的呢？

这一点我们似乎可以在与脊椎动物亲缘关系最近的文昌鱼上找到线索。文昌鱼的神经索是一条空心的管道，管壁上长着有鞭毛的神经元。在神经索的头端，是一些能感光的细胞，组成了眼点，眼点下面是传递信号的神经细胞，这些结构组成了文昌鱼的“眼睛”。由于眼点长在管内的，它只能感受从另一侧的管壁透过来的光，也就是说这也是个内外颠倒的眼睛。不过对文昌鱼来说，没有关系，因为眼睛正对着的那一侧的身体是透明的（好比说我们的后脑勺是透明的），而在眼睛边上神经索最前端的管壁长着色素细胞挡住光线。T. Lacalli发现，脊椎动物胚胎时期的眼睛和文昌鱼的眼睛非常相似，感光细胞也长在神经索（神经索的前端以后发育成大脑）的管壁中，其末端虽然不像文昌鱼的那样有鞭毛，但也指向里头（图7）。神经索前端管壁上也长着色素细胞，只不过位置发生了变化，移到了感光细胞的正对面，以后则与感光细胞贴近、相接。而感光细胞下面的神经细胞则发育成了视网膜的前面部分。

图7. 文昌鱼的“眼睛”结构与脊椎动物胚胎中眼睛类似，都内外颠倒。

这个比较暗示我们，脊椎动物的祖先可能像文昌鱼一样，长着一对位于体内、感光细胞朝向体内的眼点，这对眼点逐渐演变成了高度复杂的眼睛。但是由于感光细胞一开始就已朝向体内，以后的进化只能在此基础上修修补补，使得所有的脊椎动物都长着一双内外颠倒的眼睛。这是我们的祖先留给我们的遗产，而且我们只能一直继承下去。

主要参考资料:

1.《惊人的假说》（Francis Crick）

2.《达尔文的眼睛》（方舟子）

3. Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2016). Neurosciences: exploring the brain: Wolters Kluwer.