萤火虫复眼光学模型重叠成象的研究与模拟

以北京萤火虫复眼结构与生理参数为依据,基于已知的梯度折射率透镜特征,对复眼的整个光学系统进行模型化.模型的尺寸与折射率分布依据实际晶锥的测量值.通过对模型复眼的光线追迹,证明北京萤火虫复眼是一个折射重叠型复眼.重叠孔径以内入射的平行光线在视网膜水平形成一半宽度为一定值的模糊圈.利用计算机光线追迹模拟了复眼的重叠成象过程,随着象平面与晶锥近端距离的增加,信号光线的数目也逐渐增加,信噪比逐渐提高,在视网膜水平达到最大值.     

亲土苔蛾成虫复眼超微结构

【目的】重叠型眼在昆虫复眼演化中起着重要作用。本研究旨在阐明夜出型亲土苔蛾Manulea affineola复眼类型及结构特征,以期填补灯蛾亚科昆虫复眼研究的空白,扩充夜出型昆虫复眼的特征数据,为探讨重叠型眼的变异趋势及复眼演化提供依据。【方法】运用光学和透射电子显微技术观察亲土苔蛾成虫复眼的超微结构。【结果】亲土苔蛾成虫复眼具有一个透明区,由6个次级色素细胞的透明胞质构成。小眼具8个视网膜细胞,其中1个视网膜细胞较短,仅位于小眼基部。在透明区内,7个视网膜细胞聚集成一束,其远端与晶体束末端相接,但并不形成视杆。在透明区下方,这7个视网膜细胞形成一个中心融合的视杆。在复眼背缘区的小眼的视杆具有近似矩形的横截面,而其余小眼的视杆具多分支状截面。【结论】亲土苔蛾成虫复眼属于重叠型眼;复眼背缘区的矩形视杆很可能与昆虫的偏振敏感性有关。     

萤光虫复眼光学模型重叠成象的研究与模拟

以北京萤光虫复眼结构与生理参数为依据,基于已知的梯度折射率透镜特征,对复眼的整个光学系统进行模型化,模型的尺寸与折射率分布依据实际晶锥的测量值,通过对模型复眼的光线追迹,证明北京萤光虫复眼是一个折射重叠型复眼,重叠孔径以内入射的平行光线在视网膜水平形成一半宽度为一定值的模糊圈,利用计算机光线追迹模拟了复眼的重叠成象过程,随着象平面与晶锥近端距离的增加,信号光线的数目也逐渐增加,信噪比逐渐提高,在视     

昆虫重叠型复眼的光学综合成象特性

本文计算了复眼锥形晶体柱端面凸球对输入数值孔径的作用,讨论了昆虫重叠型复眼的非相干综合成象特性.     

北京萤火虫复眼的光学成像*

本文利用光学成像方法,研究了不同适应状态下的北京萤火虫phrococelia Pekininsis复眼所成的光学重叠像以及复眼的视场角。不同适应状态的晶体柱都能在距离复眼表面300-350μm之处形成光学重叠像。经过暗适应的晶体柱可以对不同物距的目标形成清晰的正重叠像,像的大小随物距的增大而减小;经明适应的晶体柱,成像物距范围变小,重叠像的像面亮度降低;经过漂白处理的晶体柱只能对一定的物距成像,像面亮度最低。 不同数目的晶体柱都能形成一重叠像,并随着其数目的增加,像面亮度也逐渐增强。根据对局部复眼视场范围的观察和其结构特征的了解,认为萤火虫单个复眼的视场角大于180度。     

灰茶尺蠖成虫复眼的超微结构及其明暗适应中的变化

【目的】明确灰茶尺蠖Ectropis grisescens成虫复眼的超微结构及其明暗适应中的变化,探究其调光机制。【方法】采用超景深显微镜测定了灰茶尺蠖成虫复眼的小眼数量、间角、直径和曲率半径等外部参数,并通过组织切片、光学显微镜和透射电子显微镜等技术观察了复眼的内部超微结构;通过光学显微镜观察了灰茶尺蠖成虫复眼在明暗环境中分别适应2 h后晶锥结构及色素颗粒的位置变化。【结果】灰茶尺蠖成虫复眼呈半球形,雌、雄虫单个复眼分别有2 502±105和3 123±78个小眼。小眼自远端至近端由角膜、晶锥、透明区构成的屈光层和由15个视网膜细胞构成的感光层组成。2个初级色素细胞包裹着晶锥,自角膜近端延伸至视网膜细胞核区的远端;每个小眼外围由6个次级色素细胞围绕,自角膜近端延伸至基膜;在透明区内14个视网膜细胞聚集成束(非感杆束),远端与晶锥束末端连接,在感光层内形成闭合型感杆束,延伸至第15个视网膜细胞(基部视网膜细胞)。在明暗适应时,灰茶尺蠖复眼的晶锥细胞间出现开闭,色素颗粒进行纵向位移,以适应外界的光强度的变化。【结论】灰茶尺蠖成虫复眼属于重叠像眼,感杆束为“14+1”模式;屏蔽色素颗粒的移...     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

昆虫复眼瞳孔调节的一种新机制

本文采用细胞内记录方法,研究了蝗虫和螽斯复眼侧区小眼在不同时间(日间和夜间)和不同适应状态(暗适应和明适应)下,小网膜细胞角灵敏度的变化规律.结果表明:小网膜细胞角灵敏度的变化不仅与适应状态有关,而且伴随时间的变化而变化.小眼感杆束直径相应变化用光镜方法得到证实,我们认为在昆虫复眼中存在一种新的瞳孔调节机制.     

虻复眼感杆光导的模式与适应状态的关系

利用逆向照明方法,不经角膜中和,通过光学显佩镜快速观察和记录了暗适应,短时间明适应和长时间明适应状态下,虻(Atylotus miser Szilady)复眼感杆光导的模式。同时与角膜中和的实验结果作了比较。本文还讨论了憎黄虻复眼角膜透镜的作用以及该复眼对视觉信憎黄息抽样方式与适应状态的关系。     

蝗虫复眼小网膜细胞角敏感度的变化规律

在不同时间(上午、下午和晚上)和不同适应状态(暗适应和三种不同背景光强度的明适应)下,利用细胞内记录方法测量蝗虫复眼不同区域(背、侧和前区)小网膜细胞的角敏感度,其大小随着复眼区域、适应状态和24小时的周期性变化而变化.     

飞蝗复眼生理和结构上的节律变化

采用细胞内记录和光镜方法研究了飞蝗(Locusta migratoria)夜间和日间在暗适应和明适应状态下小网膜细胞角敏感度以及晶锥和小网膜细胞之间区域结构上的变化.结果表明小网膜细胞角敏感度的变化不仅仅由于晶锥周围主色素细胞色素颗粒的移动,而且也由于小眼感杆束结构上的节律变化.     

一种模拟昆虫视觉系统并行信息处理功能的光学实现

本文提出了一种新的模拟生物视觉神经系统并行信息处理功能的光学方法,它采用了昆虫复眼透镜阵列处理器和非相干光源实现图像矩阵正交变换,它为光神经计算提供了一种可能实现的新途径.     

夜蛾复眼转化速度与光暗适应的时间关系

夜行蛾类的复眼,随光、暗适应时间而逐步转化,这种转化是可逆的.以屏蔽色素分布范围的大小为指标来判断复眼的转化速度得以下结果:1.从亮眼到暗眼:亮眼进入暗适应后其屏蔽色素随暗适应时间的增加而逐步向远心端方向集中.屏蔽色素的移动是减速进行的.暗适应开始后的前3分钟,每分钟移动百分率为10.7,当暗到10—15分钟时每分钟移动百分率为4.6,再暗到60—150分钟时每分钟移动百分率为0.7.屏蔽色素移动的速度个体间差异较大,完成全过程大多数个体需150分钟,少数个体只需60分钟,另有个别个体经过270分钟暗适应仍尚未完成全过程.2.从暗眼到亮眼:暗眼受光后,其屏蔽色素随光适应时间的增加而向近心端方向扩散,色素移动速度随时间的增加而减缓.转化全过程约需60分钟.     

Adaptive evolution of eye degeneration in the Mexican blind cavefish

The evolutionary mechanisms responsible for eye degeneration in cave-adapted animals have not been resolved. Opposing hypotheses invoking neural mutation or natural selection, each with certain genetic and developmental expectations, have been advanced to explain eye regression, although little or no experimental evidence has been presented to support or reject either theory. Here we review recent developmental and molecular studies in the teleost Astyanax mexicanus, a single species consisting of a sighted surface-dwelling form (surface fish) and many blind cave-dwelling forms (cavefish), which shed new light on this problem. The manner of eye development and degeneration, the ability to experimentally restore eyes, gene expression patterns, and comparisons between different cavefish populations all provide important clues for understanding the evolutionary forces responsible for eye degeneration. A key discovery is that Hedgehog midline signaling is expanded and inhibits eye formation by inducing lens apoptosis in cavefish embryos. Accordingly, eyes could have been lost by default as a consequence of natural selection for constructive traits, such as feeding structures, which are positively regulated by Hh signaling. We conclude from these studies that eye degeneration in cavefish may be caused by adaptive evolution and pleiotropy.     

不同运动图象同时刺激左右眼时的交替视动震颤(OKN)现象

采用了同时对左右眼分别以不同的运动图象刺激的实验方法,来测量及分析其OKN眼动反应,探索在OKN反映中两眼之间的输入关系以及眼动控制机制。实验结果发现在两眼的刺激图象不一致时,眼动反应为交替的OKN反应,即中枢神经系统根据各眼的刺激速度,交替地控制产生OKN眼动反应。本文还从闭环控制上讨论了视网膜上速度误差信号的作用。     

不同运动图象同时刺激左右眼时的交替视动震颤(OKN)现象

采用了同时对左右眼分别以不同的运动图象刺激的实验方法,来测量及分析其OKN眼动反应,探索在OKN反映中两眼之间的输入关系以及眼动控制机制。实验结果发现在两眼的刺激图象不一致时,眼动反应为交替的OKN反应,即中枢神经系统根据各眼的刺激速度,交替地控制产生OKN眼动反应。本文还从闭环控制上讨论了视网膜上速度误差信号的作用。     

瞳孔控制系统采样特性的中枢机制

本文以双脉冲光分眼刺激（ｄｉｃｈｏｐｔｉｃ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ,双脉冲的第一脉冲光刺激一侧眼,第二脉冲光刺激另一侧眼）进行瞳孔采样特性研究。实验结果表明：当双脉冲之间的时间间隔较长时,瞳孔产生两次收缩反应;当时间间隔小于约０．６ｓ时,瞳孔只对第一个脉冲光刺激产生瞬态收缩,对第二个脉冲光刺激不产生反应。这不仅证实了单眼实验研究的结论：瞳孔系统不是在时间上连续进行控制,而是离散的采样控制,它对光刺