人類(lèi)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與嗅覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)， The nervous system in vision, hearing, and smell.

人類(lèi)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與嗅覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng) The nervous system in vision, hearing, and smell

 

一、人類(lèi)有5種重要的感官系統(tǒng)：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)

There are five important sensory systems in humans: vision, hearing, smell, taste, and touch.【1】

（本文介紹前三種）

 

 

二、人類(lèi)視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng) vision：

人眼視覺(jué)系統(tǒng)由三大部分鏈接而成：視網(wǎng)膜（retina）、外側(cè)膝狀體（lateral geniculate）、視皮層區(qū)域（visual cortex）。

鏈接這三塊區(qū)域的是視神經(jīng)（optic nerve）和視放射（optic radiation），它們都是神經(jīng)元的軸突（axon）。【2】

 

視網(wǎng)膜（retina）位于眼球后方，負(fù)責(zé)將傳入眼睛的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)，并初步分析后將處理后的生物電信號(hào)通過(guò)視神經(jīng)（optic nerve）向外側(cè)膝狀體（lateral geniculate）傳遞。【2】

視網(wǎng)膜十層結(jié)構(gòu)的：自上而下分別是色素上皮層（Retinal pigment epithelium）、視錐視桿細(xì)胞層（Rods and cones layer）、外界膜（Outer limiting membrane）、外顆粒層（Outer nuclear layer）、外叢狀層（Outer plexiform layer）、內(nèi)顆粒層（inner nuclear layer）、內(nèi)叢狀層（Inner plexiform layer）、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層（Ganglion cell）、神經(jīng)纖維層（Nerve fibre layer）、內(nèi)界膜（Inner limiting membrane）。其中負(fù)責(zé)接受光信號(hào)（也就是網(wǎng)絡(luò)的輸入層）的是視錐視桿細(xì)胞（感光細(xì)胞）層（Rods and cones layer）。

視網(wǎng)膜中由神經(jīng)元占據(jù)的另外兩層分別是外側(cè)核狀層（Outer nuclear layer）和內(nèi)側(cè)核狀層（Inner nuclear layer）。這三層神經(jīng)元通過(guò)他們相應(yīng)的樹(shù)突（dendrite）或軸突（axon）鏈接形成整體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?！?】

 

三、人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng) hearing：

人類(lèi)通過(guò)外耳（Outer ear，即耳廓）、中耳（Middle ear）、內(nèi)耳（Inner ear）聽(tīng)到聲音。聲音通過(guò)鼓膜（Eardrum）【3】

耳蝸管被軟組織分成3個(gè)充滿液體的部分：前庭階、中階和鼓階。中階和鼓階之間的隔膜狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為基底膜，其上有毛細(xì)胞、神經(jīng)終末等組成的神經(jīng)感受器。上面有蓋膜。【4】

到達(dá)內(nèi)耳的聲波使基底膜運(yùn)動(dòng)，從而也使柯蒂氏器官（Corti）運(yùn)動(dòng)，基底膜的向上運(yùn)動(dòng)造成的纖毛傾斜，毛的彎曲誘發(fā)一串電活動(dòng)，導(dǎo)致聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位的發(fā)生?！?】

基底膜的機(jī)械振動(dòng)模式在很大程度上決定了聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)的特性。聲音振動(dòng)首先由中耳的聽(tīng)骨鏈通過(guò)卵圓窗傳入耳蝸，在前庭階和鼓階之間形成機(jī)械壓力差，使得整個(gè)基底膜上下振動(dòng)?！?】

 

聽(tīng)覺(jué)中樞通過(guò)多層傳導(dǎo)通路，縱跨腦干、中腦、丘腦的大腦皮層，最后將信號(hào)傳達(dá)到大腦引起聽(tīng)覺(jué)?！?】

 

 

四、人類(lèi)嗅覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng) smell：

2004年10月4日，卡羅林斯卡學(xué)院諾貝爾大會(huì)決定將2004年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)聯(lián)合授予理查德·阿克塞爾和琳達(dá)·巴克，以表彰他們對(duì)“氣味受體和嗅覺(jué)系統(tǒng)組織”的發(fā)現(xiàn)。

4 October 2004，The Nobel Assembly at Karolinska Institutet has decided to award The Nobel Prize in Physiology or Medicine for 2004 jointly to Richard Axel and Linda B. Buck，for their discoveries of “odorant receptors and the organization of the olfactory system”. 【6】

 

氣味受體與嗅覺(jué)系統(tǒng)組織 Odorant Receptors and the Organization of the Olfactory System

 

人類(lèi)嗅覺(jué)細(xì)胞通過(guò)組合識(shí)別，能夠分辨超過(guò)10,000種氣味。【7】

 

 

人們可以仿照動(dòng)物嗅覺(jué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種三層神經(jīng)網(wǎng)路，通過(guò)識(shí)別少數(shù)幾種化學(xué)物質(zhì)，然后用神經(jīng)網(wǎng)路加以分類(lèi)，即可識(shí)別多種不同的氣味。【8】

 

 

參考文獻(xiàn)（References）：

【1】 Visible Body 《視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)：人體如何接收感覺(jué)信息》

https://www.visiblebody.com/zh/learn/nervous/five-senses

 

【2】 Phoenixtree_DongZhao 《淺談人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)的聯(lián)系和區(qū)別》

https://blog.csdn.net/u014546828/article/details/106332939

 

【3】 《耳朵構(gòu)造大解析》

https://hearingcare.psa.org.tw/main_05_info?aid=e791890e776d394a01776d5db2ab0000

 

【4】 明遠(yuǎn)AI 《聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（一）：聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能》

https://blog.csdn.net/u011748542/article/details/106086085

 

【5】 《人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)生理結(jié)構(gòu)（2）——中樞部分》

https://ibillxia.github.io/blog/2012/12/21/human-audio-system-neural-parts/

 

【6】 Nobel Prize Press release

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2004/press-release/

 

【7】 Alila Medical Media

《Olfactory System: Anatomy and Physiology, Pathways, Animation》

https://www.youtube.com/watch?v=wQJbsOWc344

 

【8】 Jordana Cepelewicz 《New AI Strategy Mimics How Brains Learn to Smell》

https://www.quantamagazine.org/new-ai-strategy-mimics-how-brains-learn-to-smell-20180918/