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非视觉感光系统的概念

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摘要:非视觉感光系统的概念
H视觉是人从外界获得信息最直观最重要的一个渠道:光线进入人眼,通过晶体成像在视网膜的视觉细胞,产生了视觉影像,通过视神经将信息反馈到丘脑膝弯曲叶之间的交感神经并传递到大脑后部的视觉皮质细胞得到了相应的响应,产生视感觉。眼睛的视网膜上存在两种适应亮度不同的视觉细胞:杆状细胞和锥状细胞。当环境亮度大于3cd/mz(亮环境)时,锥状细胞起作用,称为明视觉(photopic),专司亮暗和色彩;在当环境亮度低于0.03cd/mz时,杆状细胞起作用,称为暗视觉(scotopic),专司暗环境中的不同灰度,没有色彩感觉,只有不同的明暗区分。在亮度处于3和0.03cd/mz之间时,两种视觉细胞同时起作用,称为中介视觉(mesopic)。

已经发现的生物钟负责掌控人们活动节律现象,与阳光、时间或地域等因素息息相关,可以肯定人对光的感觉过程中肯定还存在另一种未知的感光细胞和输运渠道,关于这一领域被统称为非视觉感光系统(NVPS)。1954年Barmann指出,哺乳动物的松果体可能具有激素和神经递质两种功能,同时Scharrer首次提出“光-神经-内分泌系统”的提法。

2002年,Brown大学的David。M。Berson教授在美国的《science》发表了一项关于非视觉感光系统研究成果。研究表明,在哺乳动物的视网膜上还有一种能感受光的神经节细胞,当它接收到光刺激并不将刺激信号传导到人脑的视觉皮层,而是直接传导给了下丘脑,再通过下丘脑传导给的松果体。通过对松果体的刺激,调节褪黑素(melatonin)的分泌,从而起到管理机体生理时间的功能,协调和控制人们的节律及在不同时段里的活动状态。这种与前文提到过的两类视觉细胞不同的细胞被称为可感光神经节细胞(ipRGCs)。

Cirtopic是一个新创词,是眼睛的另一种特有的非视觉功能的代名词,被译为司辰光学。

刺激ipRGCs对波长为484nm的光最敏感,即蓝光偏绿;而melatonin生物学效应峰值光的波长为500nm,即蓝绿光。人眼可视光波长范围是380nm~760nm,人眼视觉最敏感光的波长是555nm。总体上来说感光视觉系统与非感光视觉系统最敏感的光的波长还有有显著的差别的。对于这一差别的深入探究也许能给人带来许多意想不到的发现。例如,不同色光对人睡眠的影响,利用照明调整人的生理节律,通过照明影响人的生理状态等等。

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