Системы нейронов сетчатки и латерального коленчатого тела выполняют анализ зрительных стимулов, оценивая их цветовые характеристики, пространственный контраст и среднюю освещенность в различных участках поля зрения. Следующий этап анализа афферентных зрительных сигналов выполняется системами нейронов зрительной коры . В каждой из трех областей затылочной коры полушарий головного мозга - в первичной зрительной коре , вторичной зрительной коре и третичной зрительной коре - представлена вся контралатеральная половина поля зрения . С помощью микроэлектродной регистрации электрической активности было обнаружено, что только часть клеток первичной коры имеют рецептивные поля , отвечающие на простые стимулы типа свет и темнота . Остальные клетки отвечают только на контуры определенной ориентации, изломы контуров и т.д. Таким образом, нейроны зрительной коры осуществляют высоко специализированную обработку зрительных сигналов.

Поведение человека во многом зависит от быстрого поступления зрительной информации об окружающей среде.

Формирование зрительных ощущений начинается с фиксации изображения, фокусируемого преломляющими средами глаза, на сетчатке - светочувствительной оболочке в задней части глаза.

Сетчатка фактически представляет собой часть головного мозга , вынесенную на периферию, для того чтобы преобразовывать кванты света в нервные импульсы. Свет поглощается светочувствительными пигментами, расположенными в фоторецепторах двух типов: палочках и колбочках . У человека сетчатка содержит приблизительно 100 млн палочек и 5 млн колбочек. Палочки функционируют ночью и в сумерках, а колбочки - днем; кроме того, колбочки отвечают за цветовосприятие и обеспечивают высокое пространственное разрешение сетчатки.

Большая часть колбочек локализована в желтом пятне - области сетчатки, отвечающей за центральные поля зрения. В центре желтого пятна располагается небольшое углубление - центральная ямка сетчатки , оно содержит только колбочки и обеспечивает наибольшую остроту зрения.

Под действием света фоторецепторы гиперполяризуются. После сложной обработки информации, в которой участвуют биполярные, амакринные и горизонтальные нейроны сетчатки, расположенные во внутреннем ядерном слое сетчатки, сигналы с фоторецепторов поступают на ганглиозные клетки . Именно здесь происходит окончательное преобразование зрительного изображения в непрерывно изменяющийся поток потенциалов действия, который распространяется к первичной зрительной коре , расположенной в затылочной доле .

В сетчатке расположены миллионы ганглиозных клеток , и следовательно, в каждом зрительном нерве проходят миллионы волокон. Аксоны ганглиозных клеток идут вдоль внутренней поверхности сетчатки, образуя слой нервных волокон, покидают глазное яблоко в области диска зрительного нерва и в составе зрительного нерва , а затем зрительного перекреста и зрительного тракта, достигают зрительных центров головного мозга .

Большинство волокон переключаются в латеральном коленчатом теле - релейном комплексе ядер таламуса . Отсюда выходят волокна к затылочной коре . Этот мощный афферентный ретиногеникулокортикальный путь обеспечивает нервную основу зрительного восприятия.

Значительно меньшая часть аксонов ганглиозных клеток идет к другим зрительным подкорковым ядрам , обеспечивающим различные вспомогательные функции. Так, дуга зрачкового рефлекса проходит через претектальные продолговатые ядра среднего мозга . Эти ядра посылают сигналы к ипсилатеральному и контралатеральному ядрам Вестфаля-Эдингера. Клетки ядер Вестфаля-Эдингера обеспечивают парасимпатическую иннервацию сфинктера зрачка через вставочный нейрон, расположенный в ресничном узле.

Регуляция суточных ритмов обеспечивается поступлением информации от сетчатки в супрахиазмальное ядро .

Установка взора и другие движения глаз обеспечиваются путем, идущим в верхние холмики .

Сигналы с сетчатки передаются также в так называемую дополнительную зрительную систему ствола мозга - группу небольших ядер, отвечающих за фиксацию взора и оптокинетический нистагм .

Наконец, сетчатка связана с большим зрительным ядром подушки таламуса , функции которого неизвестны.

Чтобы поместить и удержать изображение нужного объекта в центральной ямке , глаз постоянно движется. Эти непроизвольные движения управляются сложной эфферентной двигательной системой: движение каждого глазного яблока осуществляют шесть мышц, иннервируемых глазодвигательным , блоковым и отводящим нервами . Работа двигательных ядер этих нервов координируется нейронами варолиева моста и нейронами среднего мозга . Эти механизмы отвечают за медленные следящие движения глаз, саккады и фиксацию взора при изменении положения головы и тела.

Управление глазодвигательными центрами ствола мозга осуществляется с помощью нисходящих путей от обширных участков лобной коры и теменно-затылочной коры .