Існує лише обмежена кількість кольорів, які може бачити звичайне людське око; за оцінками, їхня кількість становить трохи менше ніж 10 мільйонів. Але тепер вчені вперше заявляють, що вони вирвалися за межі звичного спектру та опинилися у новому світі кольору. У статті, опублікованій в журналі Science Advances, дослідники докладно описують, як вони використовували точну лазерну установку для стимуляції сітківки п'яти учасників, зробивши їх першими людьми, які побачили колір за межами нашого візуального діапазону: неймовірно насичений синьо-зелений.
Наші сітківки містять три типи колбочок, фоторецепторів, які визначають довжини хвиль світла. Колбочки S уловлюють відносно короткі довжини хвиль, які ми бачимо як синій. Колбочки M реагують на середні довжини хвиль, які бачимо як зелений. А колби L активуються довгими довжинами хвиль, які ми бачимо як червоний. Ці червоні, зелені та сині сигнали надходять у мозок, де вони об'єднуються у повноколірний зір, який ми відчуваємо.
Але ці три типи колбочок обробляють діапазони світла, що перекриваються: світло, яке активує колбочки M, також активує або колбочки S, або колбочки L. «У світі немає світла, яке могло б активувати тільки клітини колб M, тому що якщо вони активуються, то напевно активується й один або обидва інші типи», — говорить Рен Нг, професор електротехніки та комп'ютерних наук у Каліфорнійському університеті в Берклі.
Нг та його дослідницька група хотіли спробувати обійти це фундаментальне обмеження, тому вони розробили техніку техніколора, яку вони назвали "Оз".
«Назва походить від Чарівника країни Оз, де є подорож до Смарагдового міста, де все виглядає сліпуче зеленим», — пояснює Нг. У своїй власній експедиції дослідники використовували лазери для точного доставляння крихітних доз світла для вибору клітин колбочок у людському оці. Спочатку вони картували частину сітківки, щоб ідентифікувати кожну клітину колбочок як колбочку S, M або L. Потім, використовуючи лазер, вони доставляли світло лише M-колбочкам.
Це була не зовсім зручна установка. «Це не пристрій, орієнтований на споживача, вірно? Це був базовий проєкт у галузі візуальної науки та нейронауки», — каже Нг. Фактично дослідники експериментували на собі: троє з п'яти учасників були співавторами дослідження. Двоє інших були колегами з Вашингтонського університету, які не знали про мету дослідження.
Сам НГ був одним з учасників. Він увійшов до темної лабораторії й сів за стіл. «Там були лазери, дзеркала, деформуючи дзеркала, модулятори, детектори світла», — каже Нг. Там йому довелося міцно закусити брусок, щоб тримати голову та очі нерухомими. Коли лазер потрапив йому в сітківку, він побачив крихітний квадрат світла приблизно розміром з ніготь великого пальця, видимий на відстані витягнутої руки. У цьому квадраті він побачив смарагдове місто: колір, який дослідники назвали «оло».
Як саме виглядало оло? Нг описує його як "синьо-зелений з безпрецедентною насиченістю" - сприйняття, яке людський мозок викликав у відповідь на сигнал, який він ніколи раніше не отримував від ока. Найближчий колір, який можна відобразити на екрані комп'ютера, - це синьо-зелений, або колір, представлений шістнадцятковим кодом #00ffcc, говорить Нг. Якщо ви хочете спробувати уявити оло, візьміть цей бірюзовий колір за відправну точку: уявіть, що ви налаштовуєте останній на комп'ютері. Ви зберігаєте відтінок постійним, але поступово збільшуєте насиченість. Якийсь момент ви досягаєте межі того, що може показати вам ваш екран. Ви продовжуєте збільшувати насиченість понад те, що ви можете знайти в природному світі, поки не досягнете межі насиченості, сприйманої людьми, - в результаті чого ви побачите те, що ви бачите від лазерної указки, яка випромінює майже повністю бірюзове світло. Оло лежить ще далі.
Щоб перевірити, чи дійсно те, що учасники бачили як оло, було кольором за межами стандартного діапазону зору людини, дослідники провели експерименти зі зіставлення кольорів, в яких вони могли порівнювати оло з бірюзовим лазером і регулювати насиченість кольору, додаючи або віднімаючи біле світло. Всі учасники виявили, що якщо вони додавали біле світло до оло, знебарвлюючи його, новий колір відповідав лазеру, підтверджуючи, що оло лежить за межами нормального діапазону колірного зору людини.
«Це захопливе дослідження, справді новаторський крок уперед у розумінні механізмів фоторецепторів, що лежать в основі колірного зору. Технічні вимоги, необхідні для досягнення цього, величезні», — каже Мануель Шпіцчан, який вивчає вплив світла на поведінку людини в Інституті біологічної кібернетики Макса Планка в Тюбінгені, Німеччина та Мюнхенському технічному університеті, і не брав участі в новому дослідженні. «Відкрите питання, як можна використати цей крок уперед».
Команда Нг мріє про те, щоб одного прекрасного дня побудувати екрани, які зможуть сканувати сітківку для відображення ідеальних зображень і відео, спрямовуючи світло на окремі колбочки, що дозволить отримувати чіткі, непікселізовані зображення в неможливих кольорах. "Це буде надзвичайно складно зробити, але я не думаю, що це виходить за рамки можливого", - каже Нг. Щобільше, він припускає, що Oz можна використовувати, щоб дозволити пацієнтам з вродженою сліпотою вперше побачити такі кольори, як зелений і червоний, але це не буде фактичним лікуванням. "Досвід Oz минущий", - каже Нг. "Це не назавжди".
«Це технічний прорив, і я хотів би мати його у своїй лабораторії», — каже Маартен Камерманс, який вивчає зір і сітківку в Нідерландському інституті нейронауки й не брав участі в новому дослідженні. «Подумайте про дослідження на тваринах. Ми могли б накласти тваринні типи фоторецепторів на людські суб'єкти, щоб сказати: «О, це справді те, що побачить собака, що побачить миша, що побачить золота рибка», — каже він. «Оце було б цікаво».
