靈魂之窗(2) ~ 神奇的視網膜

靈魂之窗(2) ~神奇的視網膜

7/4/2020

 

有時, 我靜靜地思考, 身上到底那一個器官最重要? 想來想去, 最後我的選擇是眼睛。我寧願捨棄手、脚的行動能力, 或者腦袋的記憶思考能力, 也想要看到四周的環境, 和外面的世界。我寧願成為一個不易與人溝通的啞吧, 或完全聽不到聲音的聾子, 也不想成為活在黑暗中, 全然孤立無助的瞎子。

 

視網膜 (Retina) 位於眼球後方覆蓋着 72%的表面積, 厚約0.5 毫米。这膜的每一平方毫米包含約40萬個光學傳感器。當光線從前方透過角膜後, 經鏡片拆射, 將影像聚焦在这層視網膜上。这原理好像照相機的鏡頭調整焦距後, 使光線聚焦在底片上一樣。但最好的相機底片在光強度敏感度方面可以調到1000比1的光子比率。相形之下, 人類視網膜細胞在可見光的波長範圍內, 可處理的比率竟達100億比1! 換句話說, 視網膜的感光細胞就像一個極其複雜的訊号放大器, 它能夠將信號放大一百萬倍以上。

 

視網膜的結構按上下顺序, 大致可分為四層,包括: (1) 神精細胞層 (Nerve Cells); (2) 結構細胞層 (Structure Cells); ⑶ 感光細胞層 (Photo-Receptor); ⑷ 色素細胞層 (Epithelial Pigments)。

其中, 感光細胞層的功能是接收光信號之後將其轉換成化學信號, 这層又含有兩類細胞: ⑴ 約 1.25~1.3億顆桿狀細胞 (Rod-Shaped Cells), 它们控制亮度, 無論是明或暗的環境裡, 這些視桿細胞對光非常的敏感, 主要功能是使眼睛能看到黑白; ⑵ 約 600~ 700萬錐狀細胞 (Cone-Shaped Cells), 他们不如視桿細胞那般敏感, 僅能在日光下才能發揮作用。 共有紅光、綠光和藍光三種不同類型的視錐細胞, 每種視錐細胞都對其相对應的光色敏感, 用來處理色彩的变化, 可以使眼睛看到彩色世界。桿和錐細胞將不同的光轉換為化學信號, 然後借著視觉神經纖維傳給大腦。

 

光線透过感光細胞層, 多餘的光子被底部密密麻麻的色素細胞吸收, 以避免傷到緊贴在底部供給養份的脈結膜。

 

總之, 視網膜是層感光元件 (Receptor), 它非常薄, 厚度約只有0.2毫米, 比一般的保鮮膜还要薄! 然而若切開它, 將橫截面放在顯微鏡下仔细觀察, 可要把人嚇死, 原來上帝早就發明了積體線路! 教人不得不讚嘆其設計是多麽的奧妙!

 

從半導体積体線路的角度, 來分析上帝製造視網膜的製造過程。大致包括兩個步驟: (A) 前端流程 (Front End of Line Operation), 先把上述兩大類桿和錐狀的感光細胞, 塗布排列在色素層上。完畢後, 進入 (B) 後端流程 (Back End of Line Operation), 那就是堆疊一層又一層, 上下相互連接的神精網路。它和半導体不同之处, 在這堆疊網路層不只是被动 (Passive) 金屬線路, 它是由动態 (Active)又有智慧和記憶元件组成的交織網。

 

比如說, 第一層鋪有水平細胞 ( Horizontal Cell) 和垂直雙極細胞(Bipolar Cell) 兩種神經元, 彼此互連, 再一一接上底部兩類感光細胞。第二層是另一種水平無長突細胞 (Amacrine Cell) 和垂直神經節細胞(Ganglion Cell) 的神經元, 架在其上。最後每一節點都接上視神經纖維 (Nerve Fibers). 一束束, 各別收集, 每根代表一個像素單元 (Pixels), 當光子轉变成电子脈衝後必須含有亮度、色溫和位置等资詢, 快速地打包傳送到大腦的視覺皮層 (Visual Cortex)。

 

至少一百萬根神經纖維聚集一起, 有如电鑬, 穿過眼球後端一個約3毫米平方的開口, 又稱盲點 (Blind Spot), 進入腦袋。這個盲點上因沒有視網膜, 不產生影像。然而大腦的軟体可以把它塗抹掉, 看到的東西不会有兩個黑洞。

 

因為左右兩隻眼睛的視神經分開, 並且彼此交叉, 最終兩眼所得的圖像, 左半部分被大腦的右半球接收, 反之右半部分, 則被大腦的左半球接收。兩隻眼的鏡頭本是收到了上下左右完全颠倒的兩個相, 但這在大腦圖像處理过程之中, 立刻產生一個完整、立体、光線和色澤完美的成相。你說神不神奇? 這種產品, 你我学了或許也能做得出來吧!

 

1998年, 我被IBM派往德州和 Motorola及蘋果公司的团隊, 在德州的Summerset合作設計8核微处理器。这多功能遊戲機的處理器, 需要約40人, 一年的時間來完成。而且只具備電子操作, 完全没涉及光子、電光、機械, 或生化轉換的功能。今天最先進最精密的微電子產品, 和眼睛相比, 简直是天壤之別!

 

真想去問問那群騙子, 那群不学無術, 自稱是進化論的專家們, 在你们的教科書中, 这眼睛是如何進化來的?