眼: 感知光線並將其轉換成神經訊號的器官

眼(英語:eye)又称眼睛、目、目睭,是視覺的器官,可以感知光线,轉換為神經中電化學的脈衝。眼球(eyeball)又称眼珠,是复杂性生物眼眶内部,由眼球壁与眼内容物组成近球状的视觉器官。

眼: 簡介, 眼的类型, 聚焦
脊椎動物的眼睛示意圖
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亚洲人眼常见的棕色虹膜
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具蓝灰色虹膜的人眼

生物中比較复杂的眼睛是一個光學系統,可以收集周遭環境的光線,藉由虹膜調整進入眼睛的強度,利用可調整的晶状体聚焦,投射到对光敏感的视网膜產生影像,將影像轉換為電的訊號,透過视神经傳遞到大腦视觉系统及其他部份。眼睛依其辨色能力可以分為十種不同的種類,有96%的動物其眼睛都是複雜的光學系統。其中软体动物脊索動物節肢動物的眼睛有成像的功能。

微生物的「眼睛」構造最簡單,只偵測環境的光暗,這對於昼夜节律的牵引英语Entrainment (chronobiology)有關。若是更複雜的眼睛,視網膜上的感光神经节细胞沿著視網膜下視丘路徑英语en:retinohypothalamic tract傳送信號到视叉上核英语Suprachiasmatic nucleus來影響影响生理调节,也送到頂蓋前核英语pretectal area控制瞳孔光反射英语pupillary light reflex

簡介

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欧洲野牛的眼睛

複雜的眼睛可以區分形狀及顏色。許多動物(尤其是掠食類動物)的视知觉需要大區域的雙眼視覺來提高深度知覺英语depth perception。另外一些動物的眼睛位置可以使其視野達到最大,像是兔及馬,不過其視覺就是單眼視覺英语monocular vision了。

最早演化出眼睛的動物是在約6億年前,寒武纪大爆发時。這些動物的最近共同祖先有視覺需要的生物化學機能,動物門的分類共有39種(包括已灭绝动物门),其中有6個門中的96%種的動物有較複雜的眼睛。在大部份的脊椎动物及一些軟體動物中,光可以進入眼睛,投影到眼睛後面,對光敏感的細胞,稱為視網膜。視網膜中的视锥细胞(偵測顏色)及视杆细胞(偵測亮度)偵測光線,轉換到神經上的信號。視覺信號藉由視神經傳送到大腦,這類的眼睛多半是球形的,其中有透明的膠狀物質,稱為玻璃体,前面有對焦的晶狀體及虹膜,虹膜周圍肌肉的伸展及收縮會改變虹膜的大小,因此調整進入眼睛光線的多少,若有足夠光線時,也可以減少像差。大部份头足纲、魚、两栖动物及蛇的晶狀體是固定形狀的,焦距調整則是由伸缩晶狀體來達成,類似相機調整焦距的方式。

大多数节肢动物具有複眼,是由許多的小平面組成,可能是一個眼睛提供單一的像素資訊,也可能是一個眼睛提供多個資訊。每一個小平面的感測器會有其自己的晶狀體及感光細胞,有些眼睛甚至有28,000個感測器,以六角形排列,以產生完整的360°視覺。複眼對物體的移動十分靈敏。有些节肢动物(像是捻翅目)的複眼只有幾個小平面,每個都有獨立的視網膜可產生影像。每一個眼睛觀察不同的事物,在腦中會產生整個眼睛所得到的融合影像,因此可以產生高解析度的影像。

蝦蛄的眼睛可以處理從到紅外線延伸到紫外線范圍的高光譜影像,是世界上最複雜的彩色視覺系統。已灭絕的三葉蟲也有獨一無二的複眼,用透明的方解石晶體作為眼睛中的晶狀體,因此其眼睛不像大部份的動物一様是軟的。眼睛中的晶狀體會隨三葉蟲不同而不同,最少的只有一個,最多的在一個眼睛裡有上千個晶狀體。

單眼和複眼不同,只有一個晶狀體,像蠅虎科的生物有許多對視野很小的單眼,再配合其他較小的眼睛提供外圍視覺英语peripheral vision。有些昆蟲幼虫(例如毛蟲)有另一種單眼,只有大約的視覺。蝸牛的眼睛稱為眼點英语ocellus,是非常簡單的眼睛,有感光細胞,但無法將光線投影到其他細胞,嚴格來說只有辨別亮暗的功能,沒有一般定義的視覺功能,這可以讓蝸牛避免直接的日照。像生活在深海喷口附近的生物,其複眼已被調整為偵測熱泉產生的紅外線,因此可以發現熱泉而避開。

眼的类型

南極蝦的複眼構造
蜻蜓的复眼

简单眼(Simple eye)

單眼在動物界中相當常見,帶有水晶體結構的眼睛至少在動物演化過程中(立方水母→甲殼動物→環節動物→頭足類動物→脊椎動物)歷經了7次演化。

眼斑(Pit eyes)

单细胞光感受器

色素杯状眼点(pigment cup ocelli)

  • 由单一细胞或是多个感觉细胞组成。
  • 色素细胞阻挡特定来路的光线。
  • 文昌鱼或是涡虫可见。

窝眼

  • 也作盆眼,感觉细胞在感觉上皮的下陷区域聚集。
  • 在水母软体动物中可见。在水母中,其感光器官被称为感觉棍,有重力感。

暗箱眼

  • 感觉上皮深陷,光透过一个小孔进入
  • 成像和方向感比窝眼有所改善,形成暗的倒像
  • 鹦鹉螺可见。

泡眼

  • 成像更佳,其分泌物有透镜作用
  • 某些蜗牛可见

透镜眼

注意:脊椎动物的透鏡眼和头足动物的透镜眼是典型的趋同演化,相似的构造,相似的作用,但是来源的胚层不同。

脊椎動物(如鳥類)、七鰓鰻眼睛的視網膜是反向的,其感光細胞位於視網膜的反面。光要穿過整個視網膜才能到達感光細胞,使成像變得模糊。頭足綱動物(如章魚烏賊)的視網膜是正向的,牠們的感光細胞位於視網膜的正面,神經位於感光細胞後面,因此頭足綱動物沒有盲點
脊椎动物和头足动物透镜眼的差别
反置眼 外翻眼
光感受器逆入射光排列 光感受器正对入射光排列
个体发育过程中不同细胞层的折叠形成。
透镜结构来自于头表皮
来自表皮的眼泡。
透镜结构来源于分泌物
见于脊椎动物 见于头足动物

复眼(Compound eye)

聚焦

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来自远处物体的光线和来自近处物体的光线经过眼球。

为了能使光线聚集到一点,它们必须被折射。折射的多少取决于观察物体的距离。一个远的物体要求晶体的曲折程度要小于近的物体。很多折射发生在具有固定曲率的角膜上,同时根据折射的要求通过调节肌肉来控制晶体完成剩下的折射。

人类眼球的结构

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1:玻璃体 2:锯齿缘 3:睫状肌 4:睫状韧带英语Ciliary zonules 5:施莱姆氏管英语Schlemm's canal 6:瞳孔 7:前房英语Anterior chamber 8:角膜 9:虹膜 10:晶状体 11:晶状体核 12:睫状突英语Ciliary process 13:结膜 14:下斜肌 15:下直肌 寫輪16:内直肌 17:视网膜动脉和静脉 18:视乳头英语optic disc 19:硬脑膜鞘英语Dura_mater 20:视网膜中央动脉英语Central retinal artery 21:视网膜中央静脉英语Central retinal vein 22:视神经 23:涡静脉英语Vorticose veins 24:球筋膜英语Tenon's capsule 25:黃斑部 26:中心凹英语Fovea centralis 27:巩膜 28:脉络膜 29:上直肌 30:视网膜

眼球结构分为:

眼睛的问题

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斜视手术

眼睛的類型

参看

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