受容野
複数の神経節細胞の受容野を構成する光受容器は、シナプス後細胞を興奮・抑制することができる。これは、光受容器が神経伝達物質のグルタミン酸をそのシナプスにおいて放出するためで、それが開くイオンチャネルに依存して、後細胞を脱分極・過分極させる。
中心周辺型の受容野構造により、神経節細胞は光受容器が興奮したかどうか(光受容器は緩電位応答を示し、活動電位は生じないことに注意)よりも多くの情報を伝えることができるが、中心と周辺における光受容器の活性化の差分についての情報が得られることが重要である。このことにより、コントラストについての情報を伝達することが可能だからである。受容野の大きさにより、空間周波数が決まる。小さい受容野であれば高空間周波数、つまり画像の詳細により刺激される。大きな受容野であれば低空間周波数、つまり画像の荒い構造により刺激される。網膜神経節細胞の受容野は、網膜上に落ちた光の分布の非連続性についての情報を伝える。このことで、オブジェクトのエッジが特定されうる。
一次視覚野ニューロンの受容野はより大きく、神経節細胞やLGN細胞に比べて、より複雑な刺激を要求する。ヒューベルとウィーセルは、一次視覚野ニューロンをその受容野に基づいて、単純細胞、複雑細胞、超複雑細胞に分類した。単純細胞の受容野は、細長くたとえば中心に楕円形の興奮野があり周辺に抑制野があるか、ほぼ長方形で長辺の一方の領域が興奮野でもう一方が抑制野である。こうした細胞を興奮させる像は、特定の方向に傾いている必要がある。複雑細胞の受容野では、特定の方向に傾いたバーが細胞を興奮させ、細胞を興奮させるために特定の方向への運動が必要なものもある。超複雑細胞では、バーは特定の長さを持つ必要がある。
視覚皮質の両眼性細胞では、双方の目で対応する領域を決定することが必要である。単眼での受容野は、片方の目を閉じて網膜ごとに特定することはできるが、そのニューロンの完全な応答特性は両方の目を開いたときにのみ明らかになる。
ヒューベルとウィーセルは、視覚系のある階層におけるニューロンの受容野は、それよりも下位の階層におけるニューロンからの入力により構成されるという理論を発展させた。このように、小さくて単純な受容野が組み合わさることによって、大きくて複雑な受容野が構成される。後の理論家は、視覚系のある階層におけるニューロンが、それよりも高次の階層のニューロンからフィードバック入力を受けることを取り入れて、こうした単純な階層構造をより発展させた。
受容野は、光受容器から網膜神経節細胞、外側膝状体ニューロン、一次視覚野ニューロン、外線条野ニューロンと、視覚系のあらゆる階層のニューロンについてマッピングされてきた。