“我眯起一只眼睛偷偷地看，事情原来是这样……”
— — 儿童游戏
“看”本身是一个相当复杂的过程。因此，脑中的视觉部分并不那么简 单也就不足为奇了。它们是由一个庞大的初级系统、次级系统和许多更高级 系统构成。各个系统都要接受来自于上百万个神经元的输入。这些神经元位 于眼睛的后部，称之为神经节细胞。初级系统通过丘脑的侧膝体与新皮层相 连接。次级系统要投射到前面提及的四叠体上丘。
眼睛的一般结构如图 ３８ 所示，它具有一个可自由调焦的晶状体，至少 对四十五岁以下的人是可以自由调节。还有可改变孔径大小的瞳孔。在较强 的光照下，孔径就会变小。晶状体把视场内的图像聚焦到位于眼睛后部的一 片细胞之上，这薄薄的层称为视网膜。在其中一层上有四种不同的光感受器，
它们对于入射的光量子有响应。由各自的形状取之名，如，视杆细胞和三种 视锥细胞。每只眼睛里视杆细胞的数量超过十亿，它们对于微弱的光有响应，
且仅有一种类型。视锥细胞的数目约有七百万，它对强光有响应，且具有三 种类型，每种对入射光的不同波长范围有响应。正因为这样，我们才能看到 不同颜色。这一点在第四章 中已作过介绍。
当输入信息经过视网膜时，需进行第一步加工，事实上，视网膜本身 就是脑极其微小的一部分，与新皮层相比研究它就更容易些。美国生理学家 约翰・道林（ＪｏｈｎＤｅｗｌｉｎｇ）把它称为通往脑的窗口。它也许就是能够完完 全全了解脊椎动物脑的第一步。尽管它的结构也许是很值得研究的，但我仍 把它看作一个“黑箱”，并仅仅介绍有关它的输入与输出之间的关系。所谓 输入就是指射入眼睛的光线，而输出就是指神经节细胞的发放。①用于明视 觉或日间视觉的锥体细胞在眼睛中央凹附近的分布密度极高。因此，我们才 能够看到极其微小的细节。这也就是当你为了看清楚某个感兴趣的东西时，
你就会注视它的原因。与此相反，当你在黑暗中能够把某个物体看得清楚，
这正是由于视网膜上具有很多的视杆细胞。
眼睛以不同方式移动，它可以跳跃或移动，称为扫视，一般每秒钟为 ３－４ 次。灵长类动物的眼睛可以跟踪某个运动目标，这是一个“平滑追踪”的过 程。令人难以理解的是当你要使你的眼睛沿着静止的场景做平滑移动时，这 几乎是不可能的，如果你一定要试图这样做时，你的眼睛将会做跳跃式的移 动，还可以做各种连续的微小移动。不管用什么办法使视网膜上的图像完全 保持平稳，那么在 １－２ 秒钟后这种视感觉依然会消失。（这个问题将在十五 章作更加详尽的讨论。）
把信号从眼睛传送到大脑的细胞称为神经节细胞。任何一个特定的神 经节细胞只能对视场中某一特定位置上的小光点开启与关闭有响应，见图 ３９ 所示。由于晶状体把这个光点聚焦到视网膜上该神经节附近的地方，因此它 一定要在那个特定的位置上。但这也依赖于眼睛聚焦点的位置。（就像在照 相机中，底片上某一特定点的反应既与它在底片上的位置有关，还与照相机 聚焦的方向有关。）视场中能够对一个单细胞活动产生影响的区域称之为感 受野。
在完全黑暗时，神经节细胞的发放常常是很低且无规则的。这种发放 称为背景发放率。
有一类神经节细胞叫做 ＯＮ 中心型，即当一个光点投射到感受野中心时，
它的发放骤然增加。在这个小的中心以外，围绕它们有一个圆形范围。在这 个区域上，如果同样用小光点刺激它时，则发生与之相反的作用。如果光点
完全落在环形区域上，则背景发放就完全停止。
而当撤光点时，将有一丛脉冲发放（见图 ３９ 左侧）。
假定视网膜上放置各种大小的光点，使它们的中心位于该细胞感受野 的中间区域，正如我们所见，当用小光点刺激时，该细胞就强烈发放，而光 点的直径越大其响应越小。当这个光点大到足以覆盖中心及围绕它的环形区 域时，则该细胞根本就不发放了。换句话说，感受野中心区域的响应与周边 是相反的，这就意味着任何一个特定神经节细胞对在恰当位置上的光点刺激 具有强脉冲发放，而对其整个区域的均匀光刺激并没有响应。视网膜就是要 去掉部分传入眼睛里的冗余信息。它传送到脑中的正是在视野中的感兴趣的 信息，在那里光分布是不均匀的，而要忽略的正是几乎不变的部分。
与 ＯＮ 中心型细胞数目差不多的另一类细胞是 ＯＦＦ 中心型细胞：大略地 讲，它们与第一类细胞性质正好相反，即当在感受野中心把光点撤走时，它 会有强烈的发放（见图 ３９ 右图）。这就说明了许多神经元相当一般的性质，
即它们可以把这些峰电位下行传送到轴突、一个神经元不会产生负向的峰电 位。那么，它们又怎样传输负信号呢、在丘脑或皮层中要找出一个快的背景 发放率，比如说 ２００ 赫兹，这是相当不容易的。如果这样一类细胞存在的话，
通过增加其发放率到 ４００ 赫兹，则产生一个正的响应，通过降低其发放率至 零则产生一个负的响应。通常，替代这种神经元的有另外两类相当类似的神 经元，它们都具有很低的背景发放率，一类是当某一参数增加产生发放，另 一类则对其减少而有响应。当没有施加任何刺激时，神经元通常也不作出任 何反应，更不是 ２００ 赫兹，这大概是为了保存能量。
如果大脑要传送在某点按正弦形变化的神经活动，那么当信号为正的 时候则某个神经元发放，当它为负时，则另一个神经元发放。但需告诫的是 不能用太简单的数学函数去描述所发生的一切：，而且，一个真实的神经元 常常对输入的突然变化以初始阶段的一丛发放作出响应。而这种时间上的发 放模式随神经元而各异，神经元并不是按照数学家的便利而进化的。
神经节细胞的感受野大小是相当不同的。位于眼睛中心区域的要比外 周的感受野要小。
节细胞之间相对讲相距是比较近的，因此，它们的感受野是相互重叠 的，在视网膜上一个光点通常会引起一组相邻神经节细胞的兴奋，即便它们 发放程度并不一样。
神经节细胞并不仅仅只有两种主要类型，即 ＯＮ 中心或 ＯＦＦ 中心。它们 实际上还有好多类别，且每类又包含有其亚型，在哺乳动物中这样的分类方 法在各物种间也稍有不同，对于猕猴来说，有两个主要分类，①有时称为 Ｍ 细胞和 Ｐ 细胞（Ｍ 细胞是指 Ｍａｇｎｏ，意思为大；Ｐ 细胞是指 Ｐａｒｖｏ，意思为小）。 人眼的神经节细胞与其极为相似。在视网膜的任何地方，Ｍ 细胞都比 Ｐ 细胞 大，而且也具有大的感受野。它们还具有粗厚的轴突，这就使信号的传导速 度加快。同时，Ｍ 细胞对光强分布中的微小差别敏感，因此它能够很好地处 理低对比度。但是它们的发放率在高对比度时会达到饱和，它们主要用于对 视觉场景中的变化发出信号。
Ｐ 细胞的数量更多，与多数 Ｍ 细胞相比它们的反应具有更好的线性，即 正比于输入。而且它们对细节、高反差及颜色更感兴趣。例如 Ｐ 细胞感受野 的中心对绿色波长反应很强，但与环绕中心的外周区对红色波长更敏感。正 是由于这个原因，中心与外周具有对不同颜色光的敏感性，则可以把 Ｐ 细胞
分成几类亚型，每种亚型对不同颜色的反差有敏感。在这里，我们再次看到，
视网膜不仅只是传输落到光感受器上的原始信息，实际上，它已经开始通过 多种方式对信息进行处理。
神经节细胞主要包括 Ｍ 细胞和 Ｐ 细胞，每一类都具有 ＯＮ 中心和 ＯＦＦ 中 心的感受野，它们通过轴突将信号传导到丘脑的侧膝体，然后再将信息传输 到新皮层。而且，视网膜也还要将信号投射到上丘（ＳｕｐｅｒｉｏｒＣｏｌｌｉｃｕｌｕｓ）， 但 Ｐ 细胞并不投射到那里，尽管一些 Ｍ 细胞和其他各种非主要类型的细胞可 以投射到上丘。由于缺乏 Ｐ 细胞的输入，上丘是色盲的。
在大多数脊推动物中，右眼的神经节细胞几乎全部投射到左脑的视顶 盖（大致相当于哺乳动物上丘），而左眼与此相反。在灵长类动物中，各种 投射更加复杂些。每只眼睛投射到大脑的两侧，但脑的左中侧仅接受与视野 中右半部分有关的输人。
因此，用你右眼中央凹看到的东西，被送到左边的侧膝体，然后再达 到左边的视皮层，见图 ４０ 所示，并且也可以到达左边的四叠体上丘。当然，
正常的大脑两半球通过几处神经纤维束相互联系在一起，最大的纤维束是胼 胝体。如果出于医学的原因，把它切掉（这在第十二章 将会讨论），这个 人的左脑只看视野中的右边的部分，右脑只看到视野中的左边，这会产生某 些令人很奇怪的结果，几乎就好像有两个人在一个脑里。
让我们先扼要地介绍一下投射到上丘的次级系统。这是低等脊椎动物
（如蟾蜍）主要的视觉系统；对哺乳动物，它的许多功能已被新皮层等完成，
而其余的主要功能似乎如眼动的控制，也可能还包括视觉注意的一些方面。
上丘是一个分层结构，主要有三层，称之为上中下。上层接收来自视 网膜的各种输入，同时也接收来自听觉系统和其他传感系统的输入。各种输
上丘是一个分层结构，主要有三层，称之为上中下。上层接收来自视 网膜的各种输入，同时也接收来自听觉系统和其他传感系统的输入。各种输