大量神经生理学研究的证据表明,视觉系统在视网膜锥体细胞以上的水平采用了拮抗加工的方式,对神经节细胞和外侧膝状体神经元活动记录显示,有些神经元在一定波长的光刺激中央凹时,可被激活,而在受到另外波长的光刺激时,处于抑制状态。
有研究者发现,金鱼的神经节细胞对白光可产生“开”“闭”反应,但是如果受到单一波长的光刺激作用,一个特定的神经元表现为对某一段波长的光刺激做出兴奋或“开”反应,对另一段波长的光刺激做出抑制或“闭”反应。也就是说,一个神经节细胞的“开”“闭”反应因光刺激长短的不同而不同。
有研究者把微电极插入恒河猴外侧膝状体的单个神经元中,记录神经元对不同波长光刺激的反应,发现对于有些神经元,所有波长的光刺激都可以引发其兴奋的增强或减弱,但是存在一种对抗性神经元,其神经电活动发放的频率因光刺激的波长不同而发生变化。某些波长的光刺激可诱发其兴奋,而另一些波长的光刺激则诱发其抑制。总体显示放电频率与光刺激波长有关。例如,一类神经元对长波的红光产生兴奋反应,对中等波长的绿光产生抑制反应,称为+红-绿对抗细胞。
采用现代脑成像技术的研究显示,存在以对抗方式反应红绿、黄蓝刺激的脑细胞。这类神经元对光谱一端的波长产生兴奋反应,对另一端的波长产生抑制反应,以兴奋和抑制方式完成对颜色信息的编码。这样我们可以把颜色信息在视觉系统的加工分成两个阶段,首先颜色信息在视网膜水平的三种感受器得到初步加工,然后颜色信息传送到视觉系统更高水平的颜色对抗神经元上。
资料来源:高湘萍,2011。
(七)什么叫马赫带?它是怎样产生的?
马赫带是指人们在明暗变化的边界上,常常在亮区看到一条更亮的光带,在暗区看到一条更暗的光带。例如,当我们凝视窗棂时,会觉得在窗棂两侧各镶上了一条明亮和浓黑的线,即在窗棂的一侧出现一条更明亮的线条,在窗棂的另一侧出现一条更暗的线条。在观察影子的时候,在轮廓线的两侧也会看到这种现象。暗的地方更暗,亮的地方更亮。实际上,亮区的刺激强度一样,暗区的刺激强度也一样,因此我们看到的一亮、一暗的光带不是由刺激强度的实际分布造成的,而是神经网络对视觉信息进行加工的结果。
图3-2说明了马赫带是怎样产生的。在强刺激(假定为100个单位)的作用下,亮区一侧的细胞A分别接受了来自两侧细胞的抑制(假定为10%),其数值都是10个单位,结果它的输出为80个单位;而细胞B来自亮区一侧的抑制为10个单位,来自暗区一侧的抑制为2个单位,结果它的输出为88个单位,这样就在亮区边界处出现了一条更亮的光带。同样在弱刺激(假定为20个单位)的作用下,暗区一侧的细胞C接受了来自亮区一侧细胞的抑制(10个单位)和来自暗区一侧细胞的抑制(2个单位),结果它的输出为8个单位,而细胞D接受的两侧抑制(假定为10%)都是2个单位,结果它的输出为16个单位,这样就在暗区边界处出现了一条更暗的光带。马赫带说明了刺激强度和亮度的复杂关系。强度是一个物理量,亮度是一个心理量。亮度会随强度的变化而变化,但两者的关系不是线性的。在马赫带中,强度以阶梯的方式变化,由强逐渐变弱,而亮度并不同步变化。这种变化有利于物体轮廓的形成。
图3-2马赫带的产生
资料来源:Goldstein,1984。
(八)什么是听觉感受器?
听觉感受器是附着在柯蒂氏器上的毛细胞。这些细胞的长短不一样,短纤维对应高频的震动,长纤维对应低频的震动,因而对不同频率的声音敏感。在这里完成能量的变换,由声音的物理能量转换为神经冲动,并将这种冲动传到大脑的听觉中枢,从而产生听觉。
(九)噪声会怎样伤害你的听觉?
噪声对听觉的影响与它的强度有关,也与噪声的持续时间有关。不同强度的声音对听力的损伤是不同的。超过140分贝的强烈噪声几乎能立即损害你的听力,但即使是相对弱些的噪声,如果持续时间过长(如几小时),也会造成听力的损害。
(十)试说明肤觉对人类生活的影响。
肤觉的重要意义表现在:
①人们通过肤觉可以认识物体的软硬、粗细、轻重等特性。
②肤觉和视觉与其他感觉相联合,能认识物体的大小和形状,因此在对事物的空间特性的认识中有重要意义。
③在视觉、听觉损伤的情况下,肤觉起着重要的补偿作用。盲人用手指认字、聋人靠振动觉欣赏音乐,都利用了肤觉来补偿视觉和听觉的缺陷。
④肤觉对维持机体与环境的平衡也有重要的作用。如果人们丧失痛觉和温觉、冷觉,就不能回避各种伤害人体的危险,也不能实现对自身体温的调节。
知识链接
喧闹噪声的干扰
现代生活中汽车的喇叭声、工厂机器的轰鸣声、冲击钻劈开公路的声音不绝于耳。所有这些噪声的强度引发了这样一个问题,在短时间内接受极度强烈的声音,如靠近耳朵的炮火声,以及长时间持续接受强烈的声音,如震耳欲聋的音乐,都会损害感受细胞和听神经。
伴随着工业化、动力工具和喧闹的娱乐活动,自1971年以来的20年中,45~60岁的美国人“无法听见和理解日常对话”的比例达到了87%,这一结果没有什么太令人惊讶的。具有讽刺意味的是,健康俱乐部和健身中心——通常播放100分贝以上的音乐——可能会损害健身者的听觉健康。
噪声不仅会损害我们的听觉,而且会影响我们的行为。当慕尼黑的国际机场开始启用后,已经关闭的旧机场附近学生的阅读和长时记忆成绩有了改善,而新机场附近儿童的成绩却出现了微弱的降低。一直生活在噪声环境下的工人,住在机场附近的居民和住在铁路、高速公路旁公寓里的居民,更可能会出现与压力相关的失调障碍、高血压、焦虑和无助感等身心方面的问题。
资料来源:迈尔斯,2006。