Учёные создали цвет, которого не существует в природе: Встречайте «Оло».
Представьте себе цвет, который никто никогда не видел. Не просто новый оттенок знакомого синего или зелёного, а нечто совершенно иное, настолько насыщенное, что привычные краски кажутся блеклыми.
Звучит как научная фантастика, не правда ли? Но недавно группа учёных сделала именно это — позволила нескольким людям увидеть цвет, который, по идее, человеческий глаз воспринимать не должен.
Как мы вообще видим мир в цвете?
Прежде чем разбираться, как учёным удалось провернуть этот трюк, давайте быстро вспомним основы. Всё дело в нашей сетчатке — тонком слое нервной ткани на задней стенке глаза. Там живут особые клетки, палочки и колбочки. Палочки отвечают за зрение в сумерках (и видят всё чёрно-белым), а вот колбочки — наши главные художники.
Обычно у человека три типа колбочек, каждая из которых чувствительна к своей части светового спектра: одни лучше реагируют на короткие волны (синий цвет), другие — на средние (зелёный), третьи — на длинные (красный). Мозг получает сигналы от этих трёх типов колбочек и, смешивая их, как художник на палитре, создаёт всё богатство цветов, которое мы видим вокруг.
Хитрость в сине-зелёном
Но есть нюанс. Когда мы смотрим на что-то сине-зелёное (например, на морскую волну или бирюзу), активируются сразу два типа колбочек — и «синие» (S-типа), и «зелёные» (M-типа). Их диапазоны чувствительности немного перекрываются в этой области спектра. Это нормальная работа нашей зрительной системы.
а что, если заставить работать только один тип колбочек в этой сине-зелёной зоне? Что тогда увидит человек?
Обзор принципа работы и прототипа системы. (A) Входные данные системы. (i) Карта сетчатки из 103 колбочковых клеток, предварительно классифицированных по спектральному типу (7). (ii) Целевое зрительное восприятие (здесь — видеозапись ребенка, см. фильм S1 на 1:04). (iii) Инфракрасное клеточное изображение сетчатки с 60-кадровым затвором в секунду. Фиксационное движение глаз видно на трех показанных кадрах. (B) Выходные данные системы. (iv) Уровни активации каждой колбочки в реальном времени для воспроизведения восприятия цели, вычисленные путем: извлечения движения глаз из входного видео относительно карты сетчатки; определения спектрального типа каждой колбочки в поле зрения; вычисления активации каждой колбочки, которую должно было произвести восприятие цели. (v) Интенсивность микродоз лазера видимой длины волны 488 нм на каждой колбочке, необходимая для достижения целевого уровня активации. (C) Инфракрасная визуализация и стимуляция видимой длиной волны физически осуществляются в растровом сканировании области сетчатки с помощью AOSLO. Модулируя интенсивность луча видимой длины волны, доставляются микродозы лазерного излучения, показанные в (v). Рисунок адаптирован с разрешения [Harmening and Sincich (54)]. (D) Примеры восприятия цели с соответствующими активациями колбочек и микродозами лазера, начиная с цветных квадратов и заканчивая сложными образами. Области с тиловыми полосками представляют цвет «оло» при стимуляции только колбочек
Лазерный луч и «обман» зрения
Для такого эксперимента понадобился особый инструмент. Учёные взяли за основу прибор Oz, который изначально создавался для изучения работы глаза и умел с помощью лазера точечно стимулировать отдельные клетки сетчатки. Они его доработали, чтобы он мог «подсвечивать» не одну клетку (этого слишком мало, чтобы мозг заметил цвет), а небольшой участок сетчатки размером примерно с тысячу колбочек.
Затем они пригласили пять добровольцев. Одному глазу показывали специальный свет, который стимулировал только «зелёные» М-колбочки в выбранной зоне, а второй глаз был закрыт. И что же увидели участники?
Они описали это как невероятно насыщенный, чистый сине-зелёный цвет. Настолько яркий, что его трудно было сравнить с чем-либо виденным ранее. Сами исследователи, тоже испытавшие это на себе, назвали этот новый цвет «оло». Рен Нг говорит: «Описать сложно, он очень-очень интенсивный». Представляете?
Теоретическая модель цветовой гаммы Oz как функция фракционной утечки и длины волны стимуляции. (A) Гамма сужается от полного треугольника цветности lms до длины волны стимуляции (открытый круг) по мере увеличения фракции утечки света; обратите внимание, что эта фракция зависит от межконусного расстояния, которое варьируется в сетчатке. Цветная область — это гамма естественных человеческих цветов. (B) Гамма изменяется по цветности, положению и форме в зависимости от длины волны стимуляции. Для удобства чтения рядом с краем lm нарисованы дополнительные копии гаммы для 543 и 589 нм.
Не просто «показалось»: Доказательства
Конечно, субъективные ощущения — это одно. А как убедиться, что это не просто игра воображения или какой-то оптический эффект? Учёные провели тесты.
Сначала участникам показывали «оло» и одновременно обычный экран, где можно было регулятором настроить любой цвет из видимого спектра. Задачей было подобрать цвет, максимально похожий на «оло». И все пятеро выбрали очень насыщенный бирюзовый оттенок. Это уже неплохое совпадение с их описаниями.
Но был и второй, более хитрый тест. Участникам давали возможность «разбавить» белым светом либо «оло», либо тот самый насыщенный бирюзовый, который они подобрали ранее. Идея проста: чем насыщеннее исходный цвет, тем больше белого нужно добавить, чтобы он сравнялся с менее насыщенным. И что вы думаете? Все участники добавили белый свет именно к «оло», подтвердив, что он воспринимался как более концентрированный, чистый цвет, чем даже самый яркий бирюзовый из обычной палитры.
Вид испытуемого во время эксперимента по подбору цветов. Слева показан экспериментальный вид. Справа — пример многоцветной мозаики, демонстрируемой в течение периодического 15-секундного «периода обновления».
Зачем всё это? Забавный эксперимент или что-то большее?
Эндрю Стокман из Университетского колледжа Лондона назвал это исследование «в некотором роде забавным», но отметил и возможные практические перспективы. Подумайте о людях с красно-зелёным дальтонизмом. У них часто проблема как раз в том, что «красные» (L) и «зелёные» (M) колбочки реагируют на очень похожие длины волн, из-за чего мозг путает сигналы.
А что если использовать подобную технологию, чтобы избирательно стимулировать только один тип колбочек, обходя эту путаницу? Теоретически, это могло бы позволить им различать больше оттенков. Конечно, это пока лишь гипотеза, которую нужно тщательно проверять в клинических испытаниях. Но сама возможность звучит интригующе, не так ли?
Вольная интерпретация созданного цвета
Заглядывая за край палитры
Эта история с цветом «оло» — не просто курьёз. Она напоминает нам, что наше восприятие мира — это сложный процесс интерпретации сигналов мозгом. И то, что мы считаем «реальностью», во многом ограничено возможностями наших органов чувств.
Кто знает, может быть, наш мир на самом деле ещё красочнее, чем мы можем себе представить? А такие эксперименты — это маленькие шажки к тому, чтобы расширить границы нашего восприятия. По крайней мере, теперь мы знаем: иногда, чтобы увидеть что-то совершенно новое, нужно просто посмотреть на привычные вещи под совершенно другим углом. Или, как в этом случае, с помощью хитроумного лазера.
Источник: https://www.ixbt.com/
