神奇的眼睛(2)眼球的伺服系統

聲明:本文圖片來源於網絡,多數是科羅拉多大學的解剖學課程網站及維基百科,版權屬於相關網站及相關作者。本文的目的是學習筆記及科普,一些圖片上的中文翻譯是筆者添加,如翻譯有誤,請批評指正。

上文講到瞭眼球的解剖結構,是極其復雜、極其精密的。眼球的功能是讓外界光線通過屈光系統,折射到視網膜上,由感光細胞轉化成神經沖動,再通過視神經傳輸到大腦進行分析處理,形成圖像。為瞭能讓眼球能正常工作,人體還要為其“配置”一套也是極其復雜、極其精密的“伺服系統”,它們是:眼眶、肌肉、血管、神經。本文一一介紹。

一、眼眶

眼眶就是所謂的“眼窩”,由位於顱骨內的七塊骨頭組成。空腔包圍並為眼睛和與其相關的軟組織結構提供機械保護。

首先,來看一下人的頭顱骨。

圖1 顱骨

人的顱骨一共有22塊骨頭,這些骨頭的形狀很復雜,特別是裡邊的那塊蝶骨。上圖是顱骨的正面視圖,兩個眼窩顯得陰森恐怖,可能會嚇到小朋友瞭,還好顱骨給瞭個露齒笑,好歹友善些。

圖2 眼眶

組成(一個)眼眶的骨頭有七塊,它們是上頜骨、額骨、顴骨、篩骨、淚骨、蝶骨和腭骨,如上圖,它們包圍出瞭一個空腔,以容納眼球及相關配套設備。

圖3 組成眼眶的7塊骨頭

放大一點,可以看得更清楚些,七塊骨頭圍成一個窩,很巧妙。眼球呆在裡面,輕易不出來,很安全。眼眶裡面,可看到有一道像一個大於符號>形狀的彎溝,還有一些孔,它們為神經血管結構(如視神經CN II)連通大腦到眼睛和面部提供瞭通道。這很自然,與水電安裝穿孔安裝線管水管沒啥兩樣。這些裂縫和孔的名字叫:眶上裂、眶下裂和視神經管。篩骨上面的2個小孔是穿其他神經的,本文不細述。

圖4 眶裂、孔

再放大,並給出穿好“管線”後的樣子。眼眶上裂、下裂、視神經管中,共穿過瞭17根血管和神經,上圖中,17根黃色的是神經,4根藍色的是靜脈,2根紅色的是動脈。另有6個綠色和銹紅色的是肌肉的鍵,長在視神經管和眶上裂處的骨架上。這些血管和神經,多數是直奔眼球的(有內有外),也有連接到額部面部等其他區域的,相當於借道過境。

圖5 眶裂詳圖

理一下這些神經、血管的名稱。不得不說,管線很多,工程很復雜。還有,解剖學為瞭搞清這些“線路”,也不知道解剖瞭多少個人體。

從圖中可見,視神經最粗,大概有5毫米直徑,它實際上是由100多萬條神經纖維組成的神經束,不要看錯,是100多萬,而不是100多條。沒有任何人造材料能達到這樣細密的程度!為瞭你的精細的視覺,眼球的進化可以說是不計成本瞭。

圖6 眶內脂肪

眼眶搭好瞭,眼球就可以住進去瞭。且慢,眼球是精密部件,十分脆弱,不能直接與骨頭相碰撞,眼眶準備瞭舒服的軟墊——脂肪,給眼球提供瞭緩沖。圖中綠色部分就是眶內脂肪。

二、肌肉

控制眼球運動的肌肉有6條,它們是4條直肌和2條斜肌:上直肌、下直肌、外直肌、內直肌,上斜肌、下斜肌。另有一個上瞼提肌,控制上眼皮開合。

圖7 眼外肌

上圖沒有畫出內直肌,這個視角看不到。肌肉的作用是在收縮時產生拉力,拉力是作用在肌肉的2個附著點上。註意觀察各個圖中肌肉兩端肌腱的附著點。

圖8 眼外肌

下斜肌:一端附著於眼球外側的赤道上,另一端系在淚骨上。

圖9 滑車及上斜肌

上斜肌長得十分奇特,跟下斜肌一樣,一端附著於眼球外側的赤道上,但另一端不是系在對應的上額骨,而是先通往上額骨上的一個環,穿過這個環後轉個方向,往視神經管而去,最終系在蝶骨小翼與篩骨上、4條直肌的另一端的肌腱所形成的肌腱環外側(見圖)。上額骨上的那個小環,是軟骨組織,叫滑車,這是眼眶裡唯一的一個軟骨組織。上斜肌收縮或放松時,可以這個滑車環裡滑動。

這種進化結構頗讓人迷惑,既然下斜肌這種結構能夠成立,上斜肌為何不依樣畫葫蘆?還要裝一個滑輪,我們知道,定滑輪隻改變方向,不改變力的大小,那麼說滑車位置受力不夠明顯不對。我大致判別,這與幾條骨肉的相對位置有關:從上面幾個圖來看,下斜肌包在下直肌外,因此有足夠的空間來施展身手,而上斜肌被上直肌包住,因而缺少空間長不成較大的肌肉,隻能暫時先長成肌腱,等通過滑車繞到眼球後側,再從長計議。這種曲線救國方式,也虧它想得出。

圖10 眼外肌

這是另一風格的圖片,展示的各條眼外肌的位置關系。為瞭看清被覆蓋的區域,圖中的上瞼提肌作瞭切割處理,隻保留的2端少部分。

圖11 眼外肌

本圖是側視圖,同樣,為瞭看清內裡結構,切去瞭外直肌。

再說說眼外肌的功能。眼球這6條肌肉,窂窂地拽住瞭眼球。4條直肌,看起來像4條張開的手臂,抱住瞭眼球,不讓眼球飛出眼眶。想像一下,如果坐在汽車裡,一個急剎車,如果沒有肌肉拉往眼球,說不定眼球就飛出來瞭,把視神經都拉斷瞭。還有2條斜肌,把眼球固定在靠近鼻側的骨架上,這樣,隨你怎樣搖頭晃腦,眼球不會被甩到兩側,特別是下斜肌,還有托住眼球的作用。

當然,肌肉的主要作用,還是控制眼球的運動。專業一點說,眼球運動有四種基本類型:掃視運動,平穩跟蹤運動,發散運動和前庭眼運動。頭動眼不動、眼動頭不動,各個方向,眼球都運動自若,為我們獲得穩定、清晰的視覺提供瞭保障。

三、神經控制

人的神經分為12對腦神經和31對脊神經,共43對。這些神經再逐漸分叉,通往全身各處,形成一個復雜的神經網線。按傳遞信息的方向來分,神經分為三類:感覺神經、運動神經、混合神經。下面先簡單介紹下12對腦神經(顱神經),再講跟眼相關的4對神經。

3.1 顱神經

人的腦神經(顱神經)共有12對,它們的編號和名稱分別為:Ⅰ嗅神經、Ⅱ視神經、Ⅲ動眼神經、Ⅳ滑車神經、Ⅴ三叉神經、Ⅵ外展神經、Ⅶ面神經、Ⅷ位聽神經、Ⅸ舌咽神經、Ⅹ迷走神經、Ⅺ副神經、Ⅻ舌下神經。其中,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ對是感覺神經;第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅻ對是運動神經;第Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ對是混合神經。

圖12 顱神經(腦神經)

上圖展示瞭從人腦各區發出的12對腦神經。與眼有關的神經有5對,它們是一種是Ⅱ視神經、Ⅲ動眼神經、Ⅳ滑車神經、Ⅴ三叉神經、Ⅵ外展神經。

  • Ⅱ視神經:傳導眼睛的視覺信息。
  • Ⅲ動眼神經:支配5塊眼外肌肉及2塊眼內肌肉的運動。
  • Ⅳ滑車神經:支配上斜肌,該肌肉能使眼球轉向外下方。
  • Ⅴ三叉神經:共有三個分支,第一支眼神經,為感覺神經;第二支上頜神經,為感覺神經;第三支下頜神經,為混合神經(感覺和運動)。
  • Ⅵ外展神經:支配外直肌,可使瞳孔轉向外側。

3.2 視神經

圖13 視神經

視神經是第2對腦神經,負責將視網膜的視覺信號傳送到腦。視網膜有多達1.5億多視覺細胞,產生的視覺信息相當龐大,所以神經纖維也多達120多萬。因此可見,視覺系統肯定對視網膜信號進行瞭壓縮處理,不然視神經恐怕比眼球還要粗瞭,不知該如何傳向大腦瞭。

圖14 視交叉

視覺通道比較復雜,視神經實際上有4種不同的纖維,分別傳送不同的信號到腦的不同區域。傳送通道還有交叉,上圖用顏色標示瞭視覺信號傳送及處理的交叉情況。

3.3 動眼神經

圖15 動眼神經

動眼神經負責控制5塊眼外肌肉,以及控制瞳孔收縮和晶狀體調節的兩個眼內肌肉。動眼神經進入眼眶後分為上下兩個分支,上支負責控制上直肌、上瞼提肌,下支負責控制內直肌、下直肌和下斜肌。

動眼神經還支配眼睛內部的兩個獨立的肌肉,它們是睫狀肌和括約肌,從而控制瞳孔的收縮及晶狀體的調節。

註意,另外還有2塊眼外肌肉外直肌和上斜肌,分別由外展神經和滑車神經控制。

3.4 滑車神經

f592f90adf000a0c55b36f6afd7c6483圖16 滑車神經

滑車神經控制上斜肌的運動。

3.5 外展神經

圖17 外展神經

外展神經控制外直肌。

3.6 三叉神經

685075145c419408cfe522a9b079cfc7圖18 三叉神經

  1. 三叉神經是混合神經,即感覺+運動。
  2. 三叉神經有三個分支:眼神經(CN V1)、上頜神經(CN V2)、下頜神經(CN V3)。
  3. 眼神經(CN V1)是三叉神經的第一分支。它是一種純粹的感覺神經。
  4. 眼神經(CN V1)又分成三個分支:鼻睫神經、額神經和淚腺神經。
  5. 鼻睫神經又有許多分支,帶“睫”的分支與眼睛有關,其他的與鼻有關。

3.7 神經通道

d36317480a2944e22c535842cc056718圖19 神經通道

神經從腦的不同區域出發到不同的目的區域,有相當復雜的通道。上圖給出瞭神經從顱腔進入到眼眶時的通道位置。

四、血液循環

4.1 眼動脈

圖20 眼動脈

動脈血供路徑:頸總動脈——頸動脈內動脈——眼動脈。眼動脈是頸內動脈海綿竇遠端的第一個分支。眼動脈有多個分支,供應眼眶內的所有結構,以及鼻、面和腦膜的其他結構。

圖21 眼動脈概述

眼動脈沿著視神經向前並向下穿過視神經管,在眼眶錐體的後三分之一處,眼動脈會急轉,沿眼眶壁向內側走行。

4.2 視網膜中央動脈

圖22 視網膜中央動脈

視網膜中央動脈,是眼動脈的第一個分支,也是較小的一個分支。當視網膜中央動脈向後接近眼球,大約12.5毫米(0.5英寸)遠時,它會在上方轉個彎,穿透視神經,然後它繼續沿著視神經後面的硬腦膜鞘進入眼睛,供應視網膜內層。在第1篇文章中,已經知道視網膜從解剖結構上分成10層,眼球內側的6層,就是由視網膜中央動脈負責供血的。

4.3 淚動脈

圖23 淚動脈

淚動脈是眼動脈的下一個分支,在眼動脈進入眼眶時分出,沿著外直肌的上緣走行。它是淚腺、眼瞼和結膜的最大分支和動脈之一。

4.4睫狀後動脈

圖24 睫狀後動脈

當眼動脈轉向內側時,又分出1~5條睫狀後動脈(PCA),隨後又分為長睫狀後動脈(LPCA)和短睫狀後動脈(SPCA)。LPCA和SPCA在視神經和黃斑附近處穿入鞏膜,進入葡萄膜(脈絡膜),為個層鞏膜及內層視網膜提供能量。

圖25 長睫狀後動脈

睫狀後長動脈:從眼動脈分支後,稍向前行後,鉆入鞏膜,在鞏膜層和脈絡膜層之間運行,並向睫狀肌供應,在那裡進一步分叉。這兩條動脈在虹膜周圍匯合形成大動脈環,向裡延伸形成一個較小的動脈環(小動脈環)。它們向脈絡膜、睫狀體、虹膜提供營養。

圖26 短睫狀後動脈(SPCA)

睫狀後短動脈:每隻眼睛大約有6-12條這樣的動脈。它們從眼動脈分支後,刺穿眼睛後部的鞏膜,在鞏膜和脈絡膜之間運行,並供應到睫狀突。它們還發出較小的分支來供應視盤。

4.5 眼動脈的後續分支

圖27 眼動脈其他分支

眼動脈的後續分支,包括肌肉分支、眶上動脈、篩前動脈、篩後動脈、瞼動脈、額及鼻背動脈。從詞面看,這些動脈為眼外肌肉、鼻篩、瞼、額等部位提供營養。

4.6 靜脈回流

圖28 眼靜脈

  1. 視網膜中央靜脈:視網膜中央靜脈是一條相對較短的靜脈,穿過視神經,但在到達眼球之前離開視神經。它將視網膜毛細血管中的血液直接排入眼上靜脈或海綿竇(個體間有差異)。
  2. 眼靜脈:眼靜脈是引流眼睛的靜脈,可分為眼上靜脈和眼下靜脈。
  3. 渦靜脈:最後,漩渦靜脈,臨床上稱為漩渦靜脈,引流眼脈絡膜。漩渦靜脈的數量從4到8條不等,超過一半的正常人有4到5條,大多數情況下,每個象限至少有一條渦靜脈。

五、其他參考圖片

為方便看清解剖結構,下面再提供一些圖片。這些圖片來自e-Anatomy互動式人體解剖圖片網,自帶中文名稱,可顯示或不顯示名稱。圖片右下角有個小人,顯示瞭該圖片的視角。

圖29 脈絡膜動脈

  1. 眼肌動脈除瞭供給直肌,還分支為鞏膜外動脈、睫前動脈,匯入虹膜動脈大環。
  2. 睫後長動脈在眼球後部離視神經不遠處,刺穿鞏膜後進入脈絡膜,上圖中鞏膜畫成淡藍色的透明層,以方便看清脈絡膜上的動脈血管。
  3. 睫後短動脈在更靠近視神經處,刺穿鞏膜進入脈絡膜,從圖上可看見一個視神經血管環,專門為視神經提供營養。

圖30 脈絡膜靜脈

渦靜脈在眼球赤道稍後處穿出鞏膜後,直接匯入眼上及眼下靜脈。

圖31 脈絡膜動靜脈

脈絡膜的血管,動脈、靜脈畫在一起的樣子。

圖32 視神經動脈

  1. 視盤處,鞏膜並非穿一個大孔讓視神經穿孔而過,而是穿瞭200-300個孔,這個區域的鞏膜叫“鞏膜篩板”,即上圖中白色區域。
  2. 睫後短動脈(上圖畫出瞭左右各1根),穿入鞏膜後,向“視神經血管環”供血,再通過密密麻麻的小血管給視神經供血。視神經也需要營養的。

圖33 眼眶靜脈1圖34 眼眶靜脈2圖35 眼眶動脈

這個圖是正面看眼睛前的視角,保留瞭眼皮肌肉,且眼睛是閉合的狀態。

圖36 眼眶靜脈圖37 眼球筋膜鞘(前內側視圖)

眼球筋膜鞘是眼球外面的一層保護膜鞘,在鞏膜外面。眼外肌的肌腱長在鞏膜上,因此從上圖可見,這些肌腱先是穿過筋膜鞘的。

圖37 眼球筋膜鞘(後視圖)

圖片太多,不能盡錄。先上這些吧。

結語:

本文介紹瞭眼球的“伺服機構”,包括眼眶、肌肉、神經、血管,它們配合起來,為人體更好、更有效地獲取視覺信息。視覺是生命獲取外界信息、取得生存優勢的最有效的措施,信息量也是所有器官中最大的。關於視覺的許多原理,人們迄今也沒完全弄懂,有待醫學生命科學研究的進一步發展。下文考慮介紹眼睛的一些參數和進化方面的知識。

參考網站:

  1. 眼球的結構與功能,肯胡佈 http://www.kenhub.com/en/library/anatomy/structure-of-the-eyeballStructure of the eyeballhttp://www.kenhub.com/en/library/anatomy/structure-of-the-eyeball
  2. 眼睛,維基百科,http://en.wikipedia.org/wiki/Eye
  3. 人體解剖圖,e-Anatom,http://www.imaios.com/cn/e-Anatomy

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