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为什么位于视野正中心的东西看起来才清晰?

你在看书时,能做到两个眼球纹丝不动吗?恐怕很难。因为你只有不时移动眼球,让每个字都经过视野的中心,才能保证它被清晰地看见。位于视野中心以外的物体,看起来总是模模糊糊的,仅有一个轮廓。这是为什么呢?我们得从眼球中一片叫作“视网膜”的组织谈起。

视网膜是眼球内部后壁上的一层透明薄膜,约0.2毫米厚,有上亿个神经细胞。这些细胞可以分成很多种,其中有两种负责感光。较多的一种呈杆状,称为“视杆细胞”,对光的敏感度很高,但是由它们介导的视觉功能,在分辨细节方面很差劲,也不能辨别颜色;另一种外形像个圆锥,称为“视锥细胞”,数目只有前者的1/20,对光也远不如前者敏感,但是能够检测不同的颜色,而且由它们介导的视觉功能具有较高的分辨细节的能力。白天光线充足的时候,主要依靠视锥细胞的活动,我们才能对外部世界进行细致入微的观察;而在溶溶月色里,擅长在微光下工作的视杆细胞便取而代之,于是我们眼前的一切难免显得朦朦胧胧,对颜色的辨别就更不让人满意了。

两种感光细胞在视网膜不同位置的分布密度也各不相同。在绝大部分区域,尤其是视网膜的外周地带,视杆细胞的数目占绝对优势,所以造成了本文开头提到的、处于视野外周的物体不易被清晰分辨的现象。但在靠近视网膜中心处一个称为“中央凹”的区域,视杆细胞非常稀少,视锥细胞却高度聚集。此处视锥细胞的直径远远小于它们在视网膜其他区域的同类,因而大大提升了细胞密度,起到了类似拍摄数码照片时增加像素的效果,显著提高了此处的视觉分辨率。而且,中央凹处的视锥细胞与它们的下级神经细胞间的信号传递,几乎是一对一“单线联系”的,最大限度避免了信号出现“模糊”的可能,同样有助于形成敏锐的视觉。不过,因为这一区域的面积很小,直径仅约1毫米,能照顾到的视野范围实在有限,所以我们的眼球只得不停地转动,让想要仔细观察的对象一一通过中央凹正对的位置。

中央凹除了具有大密度的、以一对一模式进行信号传递的视锥细胞外,还另有一些特点利于清晰辨物。比如,中央凹区域没有血管分布,本来位于视锥细胞之上的其他细胞也都“知趣”地偏向外侧生长,为光线能够不受干扰地直接到达视锥细胞“让路”。可想而知,视网膜的厚度在这里明显变小,这也就是“中央凹”大名的由来。

既然中央凹那么有用,为什么每片视网膜中只有一个,而且每个又那么小呢?一来,是因为中央凹虽小,但已经足以配合眼球和身体的灵活运动完成所有的精细视觉任务。二来,是因为视觉系统的任务首先是检测光,其次才是分辨细节——别忘了视锥细胞分辨细节的能力虽强,却必须依赖充足的光照。如果中央凹结构变大、变多,视杆细胞的数目势必锐减,会影响暗视觉,而我们的远古祖先所忌惮的天敌往往是夜间出没的,暗视能力的不足很可能招致严重的后果。

所以,为了人类种族的繁衍壮大,进化这位设计大师在把敏锐视物的任务交给了小小的中央凹的同时,只能劳烦我们的双眼不知疲倦地时刻转动了。