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1.1.2 光视觉检测
2009-12-07 16:39:27 来源:网络 作者:唯尊 【大 中 小】 浏览:28973次 评论:0条
学习目标
完成本单元的学习后，能够掌握光视觉的机理、暗适应的检查方法和光视觉异常的诊断。




知识要求
一、光视觉的机理
1.光视觉的概念
人眼是通过对光的刺激反应而产生视觉的器官。视觉的产生是由光的刺激、眼的感光功能、视觉信息的传导功能、中枢的感知功能共同来完成的。
人眼的视觉可以感受自然环境中从强烈的阳光到微弱的星光的约10-11lx的照度范围的光刺激，从光刺激到产生视觉只需8~20 ms。视觉中枢感受光信息的机能称为光视觉。




2.光感受器
(1)光感受器的类型。视网膜感受器包括视锥细胞和视杆细胞两种，视锥细胞对于强光敏感，具有辨色功能，有600万~700万个；视杆细胞对于弱光敏感，不具有辨色功能，有1.1亿~1.3亿个。
(2)光感受器的分布和神经元联系
1)分布。视锥细胞和视杆细胞在视网膜上的分布区域不同，视锥细胞主要分布于黄斑区周围10°以内，其中黄斑中心凹只有视锥细胞，没有视杆细胞。视杆细胞主要分布在黄斑中心凹以外的视网膜区域，距后极20°最为密集。
2)神经元联系。在黄斑中心凹，视锥细胞与双极细胞、神经节细胞形成1:1:1的对应关系，故黄斑中心凹具有精细的视锐度。而在视网膜上能将视觉信息传递出去的神经节细胞仅有100多万个，密集地分布在黄斑中心凹，以满足视锥细胞一对一的对应需求，所余为数不多的神经节细胞要完成传递1亿多视杆细胞的感光信息的任务，必须表现为多个视杆细胞与1个双极细胞联系，多个双极细胞与1个神经节细胞突触相接，这种现象称为二级会聚对应传导关系。距离黄斑区越远，神经节细胞的分布越稀少，在视网膜周边部甚至有200~500个视杆细胞与一个双极细胞、神经节细胞相联系的情况，故视网膜周边部不可能有很高的视觉分辨锐度，但由于每一个神经节细胞所接受感光色素信息的密度大，故光敏感度极强。
(3)光感受器的形态和结构。光感受器分为外段、内段、细胞核和终足4个组成部分。视杆细胞外段较长，呈圆柱形；视锥细胞较短，顶端略尖细，呈圆锥状。
视锥细胞和视杆细胞的外段均为细胞膜折叠而成的片层结构，形成排列整齐的扁平状盲袋，称为膜盘。每一个膜盘厚14~16 nm，视杆细胞有500~2500个膜盘，视锥细胞略少。膜盘中富含蛋白质，即感光色素。外段与内段连接部纤细，是新生膜盘形成的区域。
内段为由线粒体汇集成的椭圆形团块，具有细胞的氧化功能，是将感光色素俘获的光能转化为生物电能的场所。终足相当于细胞轴突，与双极细胞突触相连，可将视觉信息传递出去(见图1-13)。






3.感光色素的光化反应
(1)维生素A醛。如前所述，视锥细胞和视杆细胞的外段均含有感光色素，感光色素由维生素A醛和视蛋白结合而成，维生素A醛又称为感光色素的色基，分为维生素A1型色基和维生素A2型色基，维生素A1型色基称为视黄醛，维生素A2型色基称为脱氢视黄醛，上述两种色基均存在于视锥细胞和视杆细胞外段，故视锥细胞与视杆细胞维生素A醛并无不同。
(2)视蛋白。视锥细胞和视杆细胞的感光色素的差异在于视蛋白，由于视蛋白的不同，视杆细胞的感光色素称为视紫红质；视锥细胞的感光色素根据光谱特性分为感蓝光(波长420 nm)的蓝视素、感绿光(波长534 nm)的绿视素和感红光(波长564 nm)的红视素3种。
由于感光色素不同，视锥细胞分为3类，即含有蓝视素的S-视锥细胞、含有绿视素的M-视锥细胞和含有红视素的L-视锥细胞。
(3)感光色素的分解和再生。以下讲述视杆细胞的感光色素视紫红质的分解和再生过程，视锥细胞的感光色素的分解和再生过程目前尚不明确。
1)分解。在绝对黑暗环境中，视黄醛以11-顺型的形式存在，与视蛋白紧密地嵌合为感光色素视紫红质。
在光线的照射下，视杆细胞外段的视紫红质发生光化反应，视杆细胞动态性变形增长，11-顺型视黄醛的分子侧链结构发生异构化改变，生成全反视黄醛，与视蛋白分解，视紫红质因色基的化学结构发生变化而发生脱色，称为漂白。
视紫红质的分解过程极为短促，大约需10-12s，为能量转化的过程，将光能转化为化学能，并进一步启动生物电能的产生和释放。
2)再生。全反视黄醛在辅酶的作用下迅速转化为全反维生素A,从视杆细胞外段顶端逸出并储存于视网膜色素上皮层，在酯化酶的催化下形成全反维生素A酯，使得视杆细施外段全反视黄醛的浓度下降，有利于视紫红质负反馈性继续分解。
在暗环境中，极少量刚刚分解的全反视黄醛在异构酶的作用下短时间还原成11-顺型视黄醛，与视蛋石结合形成视紫红质，帮助眼睛对于暗环境的应急性适应。其余大量全反维生素A酯在脱氢酶的参与下进入视杆细胞外段，形成11-顺型维生素A，继而在还原酶的参与下形成11-顺型视黄醛，与视蛋白结合形成视紫红质，这一过程需要数分钟至半小时。
在感光色素的分解过程中，部分视黄醛被消耗，不能再生，则需要血液中和肝脏中的维生素A补充进入视网膜血管，维持11-顺型视黄醛的水平，当体内维生素A缺乏时，由于11-顺型视黄醛的合成水平下降，就可能发生夜盲症(见图1-14)。





4.光视觉二元学说
随着环境亮度从暗转亮，因视杆细胞所含的感光色素对于光反应的敏感度高，首先由视杆细胞启动暗视觉功能，启动阈值约为10-6毫朗巴，因视杆细胞没有对颜色敏感的感光色素，故在暗视觉状态下，只有明暗视觉，没有辨色视觉。
环境亮度继续转亮，视杆细胞的感光色素视紫红质被分解殆尽，视杆细胞逐渐进入抑制状态。而视锥细胞所含的感光色素对于光反应敏感度低，需要较明亮的光照条件才能启动其明视觉功能，启动阈值约为10-4毫朗巴，在明亮的环境下，完全由视锥细胞支配视觉活动，由于视锥细胞含有多种对不同颜色敏感的感光色素，故有辨色能力。
以上光觉生理过程所提示视锥细胞与视杆细胞具有不同的功能的观点称为光视觉二元学说。该学说认为视锥细胞专司明视觉，具有精细的视锐度和色觉，不能感受10-4毫朗巴以下的弱光；视杆细胞专司暗视觉，具有极强的光敏感度，从10-6毫朗巴开始感光。
为了便于分析和记忆，现将视锥细胞与视杆细胞的差异列表如下，具体见表1-3。
表1-3 视锥细胞与视杆细胞的差异
项目视锥细胞视杆细胞
数量600万~700万个1.1亿~1.3亿个
分布中心凹，黄斑周围10°以内中心凹无，黄斑20°密集
感光色素蓝视素、绿视素、红视素视紫红质
视锐度高低
光敏感度低，感强光高，感弱光
色觉有无
适应速度快慢





二、暗适应与明适应
1.暗适应
(1)光刺激阈值和光敏感度。能诱发光感受器启动光化反应的最小光亮度称为光刺激阈值，光刺激阈值越低，光敏感度越高，两者呈线性负相关关系，设：光刺激阈值为T，光敏感度为S，则两者有如下关系：
S＝1/T (1-3)
(2)光刺激阈值的测试。视杆细胞与视锥细胞有着不同的光刺激阈值，因此，两者有着不同的光敏感度，通常只测定视杆细胞的光刺激阈值。视杆细胞的光刺激阈值存在着个体差异，是评价光觉功能和诊断光觉异常的基本方法。
(3)暗适应
1)暗适应的机理。从明亮的环境进入相对黑暗的环境时，起初由于视杆细胞的感光色素视紫红质在明亮的环境中分解殆尽，被测眼几乎完全没有暗视觉。随着时间的延长，视紫红质逐渐再生，光刺激阈值逐渐下降，光敏感度逐渐提高。直至视紫红质再生的定量水平与外界环境的亮度形成动态平衡，即在环境亮度无变化时，视紫红质才不会增加，称为暗适应。暗适应是感光色素视紫红质再生的过程。
2)暗适应的检测。采用暗适应计进行检测，被测者坐在完全黑暗的暗室中
面对一个投照均匀而明亮的视屏，在规定的时间后关闭视屏，此时被测眼视紫红质已高度分解。代之以背景完全黑暗的视屏，屏面上有随机分布的亮点视标，亮点的亮度由明至暗，按照不同的光刺激阈值设计，当被测眼通过暗适应发现了亮度最高的亮点视标时，立即用手指触摸视标，视屏上的传感器便记录下该视标的亮度和被测眼对该亮度完成暗适应的时间。随着时间的延长，被测眼的光刺激阈值逐渐下降，被测眼能辨别亮度更低的视标，直至完成30 min测试，仪器自动报时，自动描记并打印暗适应曲线。
3)暗适应曲线。随着时间的延长，被测眼的光刺激阈值逐渐下降，以光刺激亮度阈值的对数单位为纵坐标，以暗适应时间为横坐标，描记光刺激亮度阈值与暗适应时间的函数曲线称为暗适应曲线，正常眼的暗适应曲线为最初5min光刺激阈值下降很快，6~8 min平缓减慢，9 min后又有大幅度下降，至20 min后又趋平缓，30 min完成全部暗适应。在5~6 min处有一转折点，称为Kohlrausch曲折，或称界曲，曲前暗适应为锥细胞感光色素再生的结果，称为视锥细胞支；曲后暗适应为杆细胞功能感光色素再生的结果，称为视杆细胞支(见图1-15)。






2.明适应
(1)明适应的机理。从黑暗的环境进入相对明亮的环境时，最初视杆细胞的感光色素视紫红质在明亮的环境中迅速分解到饱和状态，视锥细胞的感光色素同时分解，在视锥细胞的感光色素分解不够充分的状态下，被测眼的光刺激阈值低于环境的光刺激亮度，过强的光敏感度使被测眼感到眩光。
随着时间的延长，视锥细胞的感光色素逐渐分解，光刺激阈值逐渐提高，光敏感度逐渐下降。直至视锥细胞感光色素的定量水平与外界环境的亮度形成动态平衡，称为明适应,明适应通常是视锥细胞的感光色素分解的过程。
明适应分为光化过程和神经过程两部分，光化过程为视杆细胞和视锥细胞感光色素的分解过程，仅需3~5 s；神经过程系指神经系统对锐增的光信息传导的适应和中枢耐受的适应，约需1 min。
(2)闪光盲。在明亮的常光环境中，注视更为明亮的灯光5~10 s,可导致视锥细胞的感光色素过度分解消耗，灯光的后像作用使眼睛留下与目标灯光形态相似的黑色盲区，称为闪光盲。在明亮的常光环境中，视锥细胞的感光色素的再生是明适应的逆过程，但比较缓慢，至少需要5 min以上才能完全恢复。




3.光视觉异常
(1)视网膜色素变性。先天性遗传性疾病，有发展趋势。早期表现为视杆细胞功能低下，视锥细胞功能正常，暗适应曲线表现为视杆细胞支末段上移。晚期视杆细胞功能丧失，开始累及视锥细胞，视锥细胞支末段上移，界曲消失，形成单相上移曲线(见图1-16a)。
(2)静止性夜盲症。先天性遗传性疾病。夜盲从出生开始，无发展趋势，终生不愈。分为完全型和不完全型两种，完全型为视杆细胞缺如，暗适应曲线表现为只有视锥细胞支，不完全型为视杆细胞数量及质量低下，暗适应曲线表现为具有视锥细胞支、视杆细胞支和界曲，但两支均显示末段上移(见图1-16b)。



(3)全色盲。先天性遗传性疾病，为视锥细胞缺如，暗适应曲线表现为只有视杆细胞支，视锥细胞支和界曲均消失。




技能要求
对比暗适应检测
[操作准备]
暗室、暗适应计1台、配套打印机1台、测试对象1人。
[操作步骤]
1.开启投照视屏，测试视屏照度，使之不低于250 lx,
2.被测者坐在暗室中，面对投照视屏，距离视屏30~40 cm,注视视屏3 min,
3.关闭视屏，嘱被测者注视附有不同亮度视标的黑暗背景视屏，当被测眼通过暗适应发现了亮点视标时，立即用手指触摸视标。
4.直至完成30 min测试，仪器自动报时，自动描记并打印暗适应曲线。
[注意事项]
1.有观点认为明亮的外界环境的亮度一定大于暗适应检测所需的最高光刺激阈值，可以不必进行明适应，但为了使检测的基础条件一致，不致影响暗适应时间，最好事先进行亮度和投照时间一致的明适应。
2.该项检查为主观检查，被测试者必须理解检测要求并执行无误，若被测者没有看清视标就触摸了屏面，或已经看见视标但未触摸屏面，都可能使暗适应曲线形成异常曲折。
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