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dsm9393 2019-10-17 13:30

视觉感知与错觉 Visual perception and illusion ----- 人眼新问（ 3 ）都世民（ Du Shimin ）摘要：本文讨论视觉感知、视物维度、色感、视感错觉相关问题。对视感错觉的一些问题进行分析，讨论产生错觉的原因。结合现代视觉的相关概念，进一步进行讨论。关键词：视觉感知，视物维度，色感，视感错觉，现代视觉。一．视觉感知近视眼治不好，有人说是科技水平达不到，却有人说现代科技按指数增长；也有人说是这个问题太复杂；也有人说学术界认为这个问题不重要。为什么世界上所谓顶级期刊《科学》给出的 130 多个难题，都没有这方面问题？中国科协给出的 20 个难题里头也没有这方面问题，这又是为什么呢？是今天的科研人员浮躁吗？都想研究大科学问题，都想获取大量的经费。还是自然科学分科太细，不能整合研究，所以无法解决。医学界的国家层面，一致认为近视眼治不好，到底该怎么办？要不要为我们子孙后代多想一想，我们中国近视人数世界第一，该不该抛弃这个第一？世上无难事，只怕有心人！世上无难事，只要肯登攀！这是我们祖先给我们留下的名言。 2019 年 10 月，《环球科学》发表一篇文章： “ 感知是一种幻觉？ ”这篇文章，首先讨论的是视觉感知的“虚”与“实”。中国一句古话，“眼见为实，耳听为虚”。在生物学的研究中，几乎都是眼见为实，找不到肉眼看不见的研究方法，这也是至今在小宇宙里找不到电磁波通道的原因之一。视觉的感知与什么有关系呢？与脑神经和心有关，世界各地有精神诊疗室，他们会遇到一些人向他们阐述，所见到的事物分不清是真实还是虚似。特别是今天计算机的模拟，会创造一个虚拟环境，让你感觉到虚拟的环境是真实的。如今这种方法已作为实验和训练方法。近视是人的视觉感知的一种差异，表现在视物距离的变化和不同。产生这种差异的原因，至今没有定论。医学上判定的标准，是用字母 E 的缺口朝不同方向，在给定的距离和光强的情况下，捂住一只眼睛进行识别，初步判定有无近视。然后进行眼部的检查和验光，确定近视的程度。因为近视的原因不明，也就无法进行更深入的检查。人眼的分辨率是一个眼睛决定，还是两个眼睛决定？为什么检查时只用一只眼睛？如果是两个眼睛确定分辨率就不能这样做。分辨率是决定视物距离的关键因素之一。通常人眼看不清楚或视物模糊，都是因为分辨率不高，却无法判定其机理。如果能够提高人眼的分辨率，视物的距离就可以明显增加。有一种雷达叫单脉冲雷达，它是利用天线饋电网络，产生和差波束，利用差波束的斜率提高雷达分辨率。如果人眼的细胞网络能够找到这种饋电网络的类似结构，就可以搞清楚人眼睛的分辨率的机制。笔者这种猜想是要说明人眼的分辨率机制要搞清楚，这与近视有关联。不能局限在双凸透镜聚集点变化的单一思维中。二．视物维度法国加尔桥图片上图是一座桥梁，当视距是由近到远时，桥洞的尺寸由大变小，桥洞的尺寸越大，变化越明显。实际上，上、下桥洞的尺寸都是一样的，各自无变化。我们的视觉感知为什么会有这么大的差异？是错觉吗？不是！我们在高楼的楼顶上，看地面的汽车，比我们在地面上看的汽车尺寸要小很多。我们在地面上看楼层的窗户，由下往上看，窗户尺寸由大变小，实际上窗户尺寸是一样的。这也不是错觉，因为我们都知道视觉有这个差异。我们通过三角函数的关系也可以证明这一点，视觉没有产生错觉。然而网络上给出的下面图片，两条直线是相等的，我们看上去却不等，就认为这是视觉感知错误。其实给出的图形本身是错误的。如果学习过平面几何和立体几何，就不会认为这是错觉。其实这个图形，因为我们看高楼的窗户尺寸变化是一样的道理。当我们把三维图形变成二维平面图片时，必须有参照物，否则就会有错误。三．色感《环球科学》的文章认为，从科学家牛顿开始，人们就知道色彩在客观世界是不存在，是我们大脑凭空造出来的，是有一些没有色彩的不同波长的电磁波混合而成。色彩其实是大脑中生物演化获得的一种巧妙的策略，为了能够在变化的光线之下，保持着物体表面的感知能力，人类只能够在感觉整个电磁波频谱中很窄的一段频谱，也就是说在波长较长的红外线和较消短波长的紫外线之间。我们人类的视觉世界中所有的色彩，都是来自于这一个窄的波段。该篇文章还认为，我们人类的视觉感知无法从外部客观世界进行详细的描述，并且认为大脑为了实现对外部世界的理解，而巧妙的构造出来的。如果两个人的大脑构造不同，那么他们对现实世界的感知也会存在差异。笔者认为这一段话存在下列问题：（ 1 ）科学家牛顿认为光是粒子，不是电磁波。（ 2 ）科学家麦克斯韦认为光是电磁波，他与牛顿不在一个时代。（ 3 ）色感是怎么形成的？在生物学界这个问题没有解决。笔者认为，色感是“天人合一”的产物，他离不开客观世界的光，也就是离不开电磁波，同时也离不开人眼的感光细胞及其连接的上億细胞网络，同步产生的效应。 (4) 这同步效应的产生离不开脑神经。 (5) 相由心生，不是由大脑产生。 (6) 色感的产生是光与三种 . 锥形感光细胞相互作用的结果，经双极细胞矢量合成 , ，形成的色彩。 (6) 在昏暗的环境下，视锥细胞停止工作，交班给视杆细胞，他们不形成色彩。近视的检查是在黑白两色的情况下，不涉及彩色。但是光线中有没有带色彩的波长？没有人研究过这个问题，也就是说近视与人的色感有没有关系？从视网膜上的感光细胞考虑，每个人的视网膜状况不可能一样，也就是说产生色彩的感光细胞，也可能有差异，那么也会影响近视。视错觉是个体利用视觉感受器接收信息时对外界事物产生的歪曲性视知觉。在错觉现象中视错觉表现得最为丰富，也应用最广。研究最多的包括几何错觉、主观轮廓错觉、明暗错觉、色彩错觉、形状错觉、运动错觉、阴影错觉等。這是网络上有人对视错觉的一种界定和分类。对于有彩色的视错觉分析其原因，就感到问题复杂，难度很大。单纯定性分析难有结果，通过数学建模定量分析难度很大。否则很难搞明白有彩色的视错觉是怎么回事。四．视觉感知与幻觉《环球科学》的文章最后讨论真实世界的真实性。這是西方国家提出的新概念和新的研究方法，這种方法是利用电脑和虚拟现实技术（ VR ）以及 AI 算法，把视觉感知从体内移到体外，用电脑模拟的虚拟感知，让人去体验。这种做法的前提条件是，将感知看成两种模型，一种是经典模式，把来自感官的信息看成自下而上的传入大脑，将大脑产生的是自上而下的预测信息，这种信息对感官信息进行调整。另一种是预测感知模式，将大脑看成是预测的机器，将大脑先前的经验数据，看成是自上而下的预测性感知，而来自于感官的信息只能作为参考，帮助大脑信息进行调整。这种预测性感知模式是受限制的幻觉。很明显这种研究方法，必须有先验的大脑数据、计算机的模拟、人工智能的算法，如果人的视觉感知没有先验的大脑数据，这个系统又怎么运行呢？会得出什么结果？这种方法令人生疑，没有任何物理概念的产生，对于未见过的事物，人的感官信息数据从哪里来？大脑的先验知识又是从哪里来？这是自然科学领域研究方法的一种共性，凡是利用计算机进行研究，都可以得到数据。审稿人也无法判定对与错，科学论文可以写出来，也可以发表，就是没有用。这篇文章所说的方法，引入的 “ 幻觉机器 ” ，可以产生各种奇思怪想，让体验者不可能感觉到是真实的，那么为什么要这样做？研制者也知道这样做是有问题的。于是研究人员，先拍好一些视频，将真实的视频场面与虚拟的场面混合，在这种情况下，体验者就不一定能分辨真实与虚拟场景，即使体验者不能分辨真实与虚拟场景，就能够说明人的意识感知可以用计算机模拟吗？很明显，研究人员将大脑看得太简单了。我们每个人对所看到的事物的反应，是不同的，有的可以很明确的回答，有的需要深思熟虑判断，这种差别用计算机能模拟吗？如果研究者说能模拟，那么人类的创新就没有了，不存在了。我们对同一个问题的研究，不同的科研团队会有不同的结果，用计算机模拟人的思维很难成功，因为计算机是机器，它没有创新。到今天，人工智能也没有人的智能，它也不可能创新出新的事物。尽管有的专家想让人工智能创造出与人一样的视觉，从现在来看是不可能的，其原因就是，科学并没有搞清楚人的视觉，包括人的视觉系统的结构，以及他的运行机理，你又怎么可能实现人的视觉呢？人的眼睛可以辨别万种颜色，人的眼睛可以远视物体，也可以近视物体。我们的祖先很早以前就对 “大”与“小”做了很多研究，美国专家伽莫夫科普著作认为大的数字是古希腊先发明的，其实我们中国人早就发明了，在经书上和诗歌中都有运用。对小的数字也有很多研究，分了很多层次，这在伽莫夫的书上并没有讨论。总之人的视觉感知是复杂的，不同的人有不同的感觉，做出不同的结论，想用计算机模拟出各种情况是不现实的，因为人有创造性，人有思维的联想性，人的记忆能力也不同，人对事物的透视能力也不相同，这是需要更深入的研究。复旦大学寿天德教授对视觉感知也有研究，他的方法与这篇文章是不一样的。有电子学知识框架的人，研究人的问题一定要以生物学研究为基础，脱离生物学的方法不可取。

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动物夜视最近研究揭示什么？

dsm9393 2019-6-10 19:32

动物夜视最近研究揭示什么？都世民问题的提出《环球科学》，今年第 6 期发表一文： “夜視动物：视觉算法专家”。作者：安伯·丹斯（ Amber Damce ）。文中指出：天黑时，眼睛中的光感受器没法捕捉到足够的光子，因而很难看清事物的样子。并且用 4 幅图，来证明需要 400 个感光细胞才能够识别一个圆的过程，如果是 6 个光子与 400 个光子，其感光级别将相差 1000 倍，以此来说明感光细胞是怎样看清物体的？持这种观点来说明眼睛机理，有什么问题？光到底是波，还是粒子？［ 1 ］对眼睛的解读，另一种观点，使用光线，这眼睛看成为照相机，光线在眼球内是直线传输的。这种解释的方法，是基于几何光学理论，将眼球看成为玻璃体，双凸透镜聚焦，在视网膜上成像。［ 2 ］这一种解释存在诸多问题，业内外的专业人士都有否定这种看法。一位网友讨论动物的夜视能力，用光敏感度的概念，对以下动物进行讨论： ·“枯叶平尾壁虎” （ leaf tailed gec 2017-12-15 ko) 、猫头鹰、螳螂虾（ mantis shrimp ）和人的眼睛进行比较。 ·猫头鹰的眼睛对光源的敏感度是人类的 100 倍。 ·枯叶平尾壁虎对光源的敏感度是人类的 350 倍。 ·并且提出：偏振视觉（ optimal polarization vision ）和三目视觉（ trinocular ）的概念。以此说明人也比不上动物眼睛的夜视能力，以及夜视颜色感知能力。对这几种动物夜视能力特点，与其眼睛的结构有什么关系？没有详细讨论，单纯强调光的敏感度这一因素。［ 3 ］另外一种观点，用瞳孔的形状不同，讨论视力的差异。 · 山羊眼睛的瞳孔呈方形，让它们拥有 330 度的视野。 · 壁虎眼睛，在夜晚拥有出色的视力。它们长有很长的之字形瞳孔，可以辨别色彩。 · 眼睛能变色的鱼，被称为三鳍鱼的特殊物种，其绝招是能够用眼睛重新引导光线，甚至能够改变光线的色调。 ·狼、老虎等眼睛晚上会发光亮。 ·在白天日光很强时，猫的瞳孔几乎完全闭合成一条细线，尽量减少光线的射入，而在黑暗的环境中，它的瞳孔则开得很大，尽可能地增加光线的通透量。［ 2-4 ］不难看出，动物的视力与人的视力是有所不同的，特别是夜视能力差异颇大，无论是天上飞的，地上爬的，水里游的都有较大的差异，为什么会有这些差异呢？眼睛里的光是粒子还是波？ 100 多年前，麦克斯韦研究鱼的眼睛，是用电磁理论，将光看成为电磁波，而电磁波的频谱是连续的［ 5 ］。牛顿则把光看成为粒子，牛顿用三棱镜将可见光分成为 7 种颜色的光，有人却误解为牛顿把光看成为有频谱的电磁波，如今业内专家认为光既是粒子又是电磁波，其根据是，两套光学装置显示这两个结论，但不能用同一套装置来显示这两种特性。那么人的眼睛里，怎样判断有哪一种光学装置呢？它是属于粒子还是属于电磁波？用两种观点来分析人和动物的眼睛，其结论会一样吗？ 19 世纪初，托马斯 · 杨、菲涅耳、马吕斯分别观察到了光的干涉、衍射和偏振现象。 19 世纪 60 年代到 80 年代，赫兹研究了电磁波，并证明光也是一种电磁波，后来麦克斯韦提出了电磁理论，完善了光的波动说，但赫兹在研究电磁波的实验中，偶然发现了一个现象：当接收电路的间隙受到光照射时，间隙更容易产生电火花，这是最早发现的光电效应，引起了很多物理学家的关注。法国物理学家 P· 勒纳德、英国物理学家 J·J· 汤姆孙等人进行了实验研究，证实了这个现象，即照在金属表面的光会使金属中的电子逸出。研究时发现了如下一些现象：存在饱和电流、截止频率和遏制电压。但光的波动说只能部分解释光电效应，甚至有些从波动说推导出来的结论与实验结果相矛盾。于是需要新的理论来解释光电效应的实验规律，人们开始注意光的粒子性。［ 6 ］在人的眼睛里，会发生光电效应吗？目前还没有找到这样的证据。微小光学专家，他们是用电磁波来分析人的眼球，认为人的眼球是水晶体［ 7 ］。文［ 1 ］和有些文章也认为眼球是水晶体，水晶体与玻璃体是不一样的，其区别是光线进入以后在其内的传输轨迹，是直线还是曲线？这一差别带来的问题就很多了，水晶体是变折射率透镜，光线在其内是曲线，也就是说观察人的眼睛，像是“黑洞”一样。在生命科学的范围内，几乎很少看见视觉系统有电磁波存在，电磁理论没有运用，只有 H-H 方程分析离子通道的电属性。有的生物学家认为人体内没有电磁波。这一结论能够成立吗？笔着认为不能成立！动物眼睛里有光才产生视觉，在眼睛里有光电效应吗？他怎么会是粒子呢？难道在细胞层面光就变成了粒子吗？为什么不同学科对动物眼睛的研究采用不同的光源呢？有的看成粒子，有的看成电磁波？他们的理论根据是不同的，分析方法也有所不同。文［ 1 ］所说的试验方法，提到辐射多种颜色的光，这些颜色的光有相应的波长。这种概念是基于电磁理论，而不是粒子特性，因为光子没有颜色。致于试验中光子的数目和颜色怎么确定呢？文中并没有讨论。郭光灿先生在《科学世界》发文：光究竟是什么？［ 8 ］文［ 8 ］中详细讨论了光的粒子与波的二重性。并且阐述历史上的争议。在小宇宙范围内，光的粒子与波的二重性怎么理解？郭光灿先生在讨论 3 米以远能否看见蜡光？是将光看成了粒子，用量子的概念讨论，但不知其根据是什么？是麦克斯韦理论不能用，还是因为其他原因，尚不清楚。笔者采用另一种思路讨论这个问题，如果把眼球和视网膜看成一个整体，也就是超大型变折射率球形透镜扫描天线，这就是将光看成为电磁波，详细讨论参见文［ 9 ］。动物的夜视与色感能力世界上有多少种动物有夜视能力？而且有色感功能。 1）有色感的夜视动物有：飞蛾、汗蜂、木蜂、狼、老虎、猫、壁虎、猫头鹰、螳螂虾、蟑螂、灯笼鱼、乌贼、青蛙、夜猴、天蛾、蜣螂、蜜蜂、小鼠、果蝠（ Rousettusleschenaulti ）等。蛾蝠 2 ）动物为什么有夜视能力？夜视能力怎么检测？文［ 1 ］认为与下列因素有关： ·水晶体的大小； ·眼睛适应性的改变； ·光敏感度； ·大脑的处理微弱光线特殊的机制； ·否定与听觉及嗅觉有关； ·秘密在大脑之中！ · 文［ 10 ， 11 ］认为 “暗光鱼” 眼部有新型视细胞，光感受器的形状既有圆锥形，又有杆状。 3 ）动物为什么有色感能力？ ·人类具有色感能力，是因为白天，视锥细胞工作，给大脑提供信息，才具有色感能力。文中并没有详细说明色感机理，大脑是怎样给出色感信息？ ·文［ 10 ， 11 ］认为深海鱼眼部有新型视细胞，光感受器的形状既有圆锥形，又有杆状。因此它具有昏暗环境下的色感功能。 ·杆状细胞和锥状细胞都含有被称为视蛋白的光敏色素，视蛋白吸收特定波长的光，并将其转化为电化学信号，大脑将其解释为颜色。 ·光感受器细胞中所表达的视蛋白的数量和类型决定了动物感知到的颜色。 · 有些鱼含有不止一个视蛋白基因。 · 色洞鳍鲷有 38 种杆视蛋白基因。 ·基于杆状细胞的色觉可以被认为是深水色觉。有色感的夜视动物是不是都有视锥细胞？色感问题到底解决没有？文［ 12 ］认为色感问题现在没有解决。文［ 1 ］笼统地说是大脑的功能，不能令人信服。文［ 13 ， 14 ］就对鱼的色感提出疑问，希望能够用实验证实。鱼类或者是其他动物，都不能说话，不能表达自己有色感能力。应该有一种可行的试验方法，能够证明这些动物有色感能力，研究人员不能凭自己的想象归结大脑产生颜色感知能力。另外颜色的感知有没有意识的成分？也就是说与反馈通道有没有关系？文［ 1 ］所做的实验，用黑白条标记，为什么不用彩色标记？让昆虫识别自己的巢穴，这样才有说服力。至于青蛙在桶内，为什么跳向绿色光？这个问题是实验方法，应该更仔细一些，用 7 种颜色的光带，看青蛙朝哪个方向？在这里研究人员为什么没有用光子来进行实验 ? 而是采用光波。如何判断动物有色感能力？ · 一是用实验的方法，来确定动物有没有色感 ? · 从眼睛结构上，寻找色感的机理。例如光感受器形状、尺寸、分布、与视网膜的几何关系； · 分析光感受器连接的细胞网络有没有加减功能？ · 分析神经纤维的电信号，正反两个方向，都要进行测量。 · 分析瞳孔的形状、变化及其规律，与色感有没有关系？文［ 1 ］指出天蛾和其他动物是在空间和时间上进行信号叠加，形成的视觉。这种说法过于简单，杨雄里先生在中国百科网有一个词条“视觉” ［ 15 ］，有比较详细的叙述。文［ 1 ］与文［ 15 ］阐述的对象不同，前者讲的是动物，后者讲的是人。它们的光感受器不同，眼球大小、视细胞的数量、视细胞的分布状况也不相同，如果要比较详细的论述这些因素，工作应该更细致一些。文［ 1 ］指出部分昆虫的光感受器是层状结构，到底有多少层呢？每层的厚度及其形状，相互的连接方式，都没有说清楚。人的光感受器，视锥细胞是垂直于视网膜的，另外还有水平细胞，垂直细胞与水平细胞连接到双极细胞，双极细胞有加减功能，昆虫有没有这些细胞？文［ 16 ， 17 ］有详细的讨论，细节上两本书有一些差异。文［ 1 ］对双极细胞提出一种新的观念，双极细胞有两个通道，一个通道过滤掉干扰，另一个通道是阻止错误信号，从而得到没有干扰的信号。文［ 1 ］与文［ 16 ， 17 ］对双极细胞的解读是不一样的，双极细胞有没有两种形式？扁平型和陷入性两种双极细胞，有不同的功能，其内的信号是脉冲序列，还是连续变化？关于双极细胞的两个通道的功能，说法是有差别的。关于去极化和超极化反应，文［ 1 ］没有提到。文［ 16 ］提出的网间细胞是否存在？有没有反馈功能？文［ 1 ］和文［ 17 ］没有讨论，相互说法不统一。文［ 1 ］讨论动物夜视能力增强问题，给出了几幅彩色图像，这些图像是从哪里得来的？是视网膜上取出来的吗？文中没有说明，这种解释空间和时间上的叠加，没有在细胞层面阐述叠加的机理。总和是怎么得出来的？视角扫描时，这个总和又该怎么变化？文［ 1 ］讨论增强动物夜视能力的问题，给出了 4 幅彩色图像，这些空间叠加的图像是怎么得出来的？绘制的单极细胞的图像，不是实际图像，这里的是解读很难让读者理解，说理性不强。更不能说明色感是怎么形成的。文［ 17 ］认为视觉图像处理只能给出基本框架，没有给出具体的回路模型，也就是说没有彻底解决图像识别问题或者图像认知问题，这是因为没有掌握空间结构信号的处理机制。因此文［ 1 ］讨论的空间和时间的叠加，只能说提供一种定性的说明。仍然需要进一步证实。参考文献［ 1 ］安伯·丹斯（ Amber Damce ），“夜視动物：视觉算法专家”，［ J ］，《环球科学》， 2019 年第 6 期。［ 2 ］为什么有的动物的眼睛有夜视功能而人的就没有 ? 2017-12-15 。 https://zhidao.baidu.com/question/2265805712682057948.html ［ 3 ］深晨 S ，动物的夜视能力说明？ 2018-12-02 。 http://www.360doc.com/content/18/1202/20/16163490_798826652.shtml ［ 4 ］好奇小易，动物界有 “超能力”的特殊眼睛，能变色，能夜视，你想拥有哪一种， 2018-11-01 。 http://wemedia.ifeng.com/84991506/wemedia.shtml ［ 5 ］ Maxwell J C ， On general laws of optical instruments ［ J ］ ,Quaeterly Journal of pure and Applied Mathematus , 1854,2:233-247 。［ 6 ］光的粒子性，来源：百度百科词条。［ 6 ］光子，来源：百度百科词条。 https://zhidao.baidu.com/question/82608223.html ［ 7 ］刘德森等著，微小光学与微透镜阵列， — 北京：科学出版社， 2013 年 4 月，第 1 版。刘德森， ” 变折射率透镜的研究和发展现状 ” ，物理， 1988 ， 11(3) ： 143-148] ［ 8 ］郭光灿，光究竟是什么？《科学世界》， 2017 年第 9 期。［ 9 ］都世民， “ 多学科论眼 ”，中国知网 CNKI 大诚编客网页， 2019-03-08. http://z.bianke.cnki.net/collection/2035310 。［ 10 ］李秈霓， “ 深海 “ 暗光鱼 ” 眼部发现新型视细胞 ”，来源：《联合早报》， 2017 年 11 月 . ［ 11 ］ “ 深海鱼眼部发现新型视细胞昏暗条件下视觉良好 ”。来源：《科技日投》， 2017-11-13 。［ 12 ］视觉：察觉形态与运动，《科学世界》， 2016 年第 4 期，译者：苏亚帷。［ 1 3 ］ Science 封面：鱼对颜色的感知比人还丰富？來源﹕《好奇心日报》， 2019-05-11 07:58 http://www.sohu.com/a/313288466_120055616 . ［ 14 ］求一个实验，探究鱼类能否分辨颜色，过程要详细点的。來源﹕ 生物通， 2013-10-17 . https://zhidao.baidu.com/question/303501138833537804.html 。［ 15 ］楊雄里， “視觉” ，来源：中国百科词条。［ 16 ］寿天德，视觉信息处理的脑机制，（ Brain Mechanisms of Visual fnformation Pr ［ 15 ］ ocessing ），当代科学技术基础理论与前沿问题研究丛书，中国科学技术大学出版社。 1997 年 12 月第 1 版 2010 年 1 年 10 月第 2 版。［ 17 ］童勤业，张宏，丁炯， “理论神经信息学初探”［ M ］，浙江大学出版社， 2018 年 2 月。［ 18 ］视锥细胞的三原色，来源：中国百科词条。［ 19 ］荆其诚，焦书兰，喻柏林，等色度学。北京：科学出版社， 1979.

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深海鱼的色感之谜又有新说法

dsm9393 2019-5-19 16:13

深海鱼的色感之谜又有新说法 Deep sea fish color sense mystery has a new saying 都世民（ Du Shimin）摘要：本文讨论深海鱼的色感之谜，包括感光细胞、色感机理、色觉及其相关问题。关键词：深海鱼，色感，感光细胞，视色素，基因引言 2019-05-16 ，科技日报刊发一文： “ 並不是 “ 色盲 ” 深海魚類也有彩色視覺 ”。诸多媒体转载，也有讨论文章。 2017 年 11 月 12 日，《联合早报》刊文： ”深海 “ 暗光鱼 ” 眼部发现新型视细胞 “转载了新华社报道。 2017-11-13 ，《科技日投》刊文：“深海鱼眼部发现新型视细胞昏暗条件下视觉良好”。文中指出的要点是： • 生活在海平面以下 200 多米的深海鱼类，通常是在无光和极弱光线的地方活动，所以许多种鱼类逐渐失去了视锥细胞，仅保留了光敏度高的视杆细胞。 • “暗光鱼”拥有独特视觉系统。“暗光鱼”具有二者结合的视细胞新特点，经显微镜观察后，研究人员将其命名为“杆状视锥细胞”。依靠这类独特的光感受器，“暗光鱼”的视觉可以很好地适应昏暗的光线条件。 • 强调了更全面评估视觉系统的必要性。全面重新审视人眼视觉系统的必要性！新的报道要点： • 這是第一篇研究各种鱼类的论文，并发现它们的视觉系统是多变、多样化。决定我们眼睛的基因对一组变异基因比较敏感，导致视觉系统进化比我们预期的要快得多。基因与光谱是什么关系？有什么样的研究结果？光感受器的进化论有什么根据？ • 脊椎动物的眼睛使用两种感光细胞 —— 视杆细胞和视锥细胞。杆状细胞和锥状细胞都含有被称为视蛋白的光敏色素，视蛋白吸收特定波长的光，并将其转化为电化学信号，大脑将其解释为颜色。光感受器细胞中所表达的视蛋白的数量和类型决定了动物感知到的颜色。这样解读色感机理有什么问题？根据是什么？大脑能解释颜色吗？根据又是什么？相由心生还是由脑生？深海鱼色感之谜这篇新闻报道与早先的研究有什么区别？［ 5 ］（1）在 6500 英尺深的浅表层水域与在海平面以下 200 多米的深海；不同海水深度，光的频谱有什么变化？（2） 13 条鱼含有不止一个视蛋白基因。其中四种，全部是深海鱼类，含有三个以上的杆状视蛋白基因与 “暗光鱼”具有二者结合的视细胞新特点，经显微镜观察后，研究人员将其命名为“杆状视锥细胞” ；（3）色洞鳍鲷有 38 种杆视蛋白基因。这比在其他鱼类的锥细胞中发现的视蛋白还多。 “暗光鱼”没有讨论；（4）深海鱼类有色感，四种不相关的鱼类有三个以上杆视蛋白。这表明，基于杆状细胞的色觉可以被认为是深水色觉。而 “暗光鱼”无色感，有光感；（5）人类的基因与色感是什么关系？（6）鱼类的基因与色感是什么关系？（7）人类与鱼类的视杆细胞有什么不同？长度、直经、长度与波长的关系；（8）视杆细胞排列的间距、视杆细胞排列的方式、视杆细胞与视网膜的几何关系、与视杆细胞连接的其他细胞有什么特性？（9）反馈通道；（10）生物发光产生自己的光，人类发不发光？基因与色感是什么关系？人的染色体有多少？普遍认为染色体有 24 对 42 条，后来被认为是 23 对，其中 22 对为男女所共有，称为常染色体（ autosome ）；另外一对为决定性别的染色体，男女不同，称为性染色体。 20 世纪末，人们还认为，大约有 10 万个基因，现在一般认为只有 3 万到 4 万个基因，而病毒的基因比较少。从染色体和基因的数量来看，人与低级动物相比较，人的基因和染色体的数量不是最多的，也就是说从基因和染色体的角度，不能以数量判断。另外对基因本身，也没有分高级和低级，通常认为基因与遗传因素关系密切，但很少见到基因与光谱的关系。也就是说，人对颜色的感知与染色体和基因的关系，能否说得清楚？乔治 •伽莫夫在他的著作《从一到无穷大》中也有讨论。伽莫夫从遗传的角度讨论色盲问题。采用的方法是统计的方法，其结论是，色盲中的男性远远多于女性；色盲的父亲和无色盲的母亲，不会有色盲的孩子；无色盲的父亲和有色盲的母亲，儿子是色盲，女儿不是色盲。也就是说色盲与性别有关，并且认为色盲是由 x 染色体缺陷造成。照此说法，笔者认为，如果人工改变染色体，就应该能够治疗色盲。为什么没有人研究呢？另外，生命最开始是什么状态呢？人是卵生还是胎生？有传说，人早先是卵生，但无法查证。新的研究表明，有 13 种硬骨鱼拥有多个视杆蛋白基因，有些鱼类非但不是瞎子，而且有色感。总体上恰恰覆盖了海洋生物器官自行发光的波长范围。这种说法能用色度学来解释色感机理？伽莫夫这是他的著作中，讨论植物的颜色，提出 “颜色染色体”的概念，这一概念与色度学毫无关系，也不可能解释人的色感有万种以上。这种隐性遗传的概念，是一种假想。不难看出伽莫夫在他的著作中，对色盲的解释与麦克斯韦电磁理论和色度学毫无关联，似乎这一切都是遗传造成，人类最早祖先有色盲吗？单纯的生化和物理概念很难解释色感。科学家麦克斯韦 100 年前就研究鱼的眼睛，如今在国际权威期刊仍然是研究热点。对感光细胞的研究，应该用麦克斯韦理论去分析和实验验证，单纯通过基因产生的电信号来分析是不够的，应该通过电磁波分析，这是肉眼不可见的，在太赫兹频段，已经进行过一些对分子的分析研究，因此要确定深海鱼的色感问题，单纯考虑基因的因素是不够的。参考文献［ 1 ］ “ 並不是 “ 色盲 ” 深海魚類也有彩色視覺 ”，來源﹕科技日报， 2019-05-16 09:49 ［ 2 ］求一个实验，探究鱼类能否分辨颜色，过程要详细点的。來源﹕ 生物通， 2013-10-17 https://zhidao.baidu.com/question/303501138833537804.html ［ 3 ］ Science 封面：鱼对颜色的感知比人还丰富？來源﹕ 《好奇心日报》， 2019-05-11 07:58 http://www.sohu.com/a/313288466_120055616 ［ 4 ］生活在漆黑深海里的鱼是如何看到颜色的 ?_ 文化 _ 好奇心日报， nna Klein ， 2019 - 5 - 13 http://www.qdaily.com/articles/63689.html ［ 5 ］ Science 封面：鱼对颜色的感知比人还丰富？來源﹕ 生物通， 2019-05-11 07:58 http://www.sohu.com/a/313288466_120055616 ［ 6 ］独特的遗传适应让深海鱼在黑暗中看到颜色 _ 來源﹕ 风尚网， 2019-05-10 10:15:14 http://www.gjfs.com.cn/news/201905/051012287.html ［ 7 ］都世民，生物学家如何解读深海鱼的新发现？本文来自都世民科学网博客。链接地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-1339385-1096745.html ［ 8 ］深海鱼类拥有彩色视觉 _ 派家资讯网。 http://www.pajp.cn/finance/63598.html ［ 9 ］你到底有多少基因？科学家公布人类基因数量引发争议，來源﹕新浪科技综合， 2018 年 06 月 26 日 08:56 https://tech.sina.com.cn/d/f/2018-06-26/doc-ihencxtu1806618.shtml ［ 10 ］人类的基因到底有多少个？近 20 年学界 “ 大争议 ” 带来最新结论 | Nature ，來源﹕ 生物探索， 2018-06-21 。 http://www.sohu.com/a/236921495_152537 ［ 11 ］胡作玄， “ 生命科学中的若干问题 ” ，《 21 世纪 100 个交叉科学难题》，科学出版社。［ 12 ］都世民，《多学科论眼》，來源﹕ 中国知网 CNKI 大诚编客网页。 http://z.bianke.cnki.net/collection/2035310

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