De manier waarop mensen kleur zien, lijkt misschien een beetje op kleuren in een zwart-wit kleurboek, zo blijkt uit een nieuwe studie. De ontdekking betekent dat kleurenvisie heel anders kan werken dan wetenschappers hadden gedacht.

De ogen zien met behulp van veel verschillende soorten cellen. Elke soort verzamelt andere informatie. Wetenschappers weten al tientallen jaren dat sommige cellen – bekend als kegeltjes – kleur detecteren. Zij maken deel uit van het netvlies achter in het oog.

Kegelcellen kunnen rood, groen of blauw licht waarnemen. Maar Ramkumar Sabesan ontdekte dat sommige kegeltjes wit licht waarnemen – en alleen wit licht. Dat was een grote verrassing.

Sabesan is een onderzoeker van het gezichtsvermogen aan de Universiteit van Washington in Seattle. Hij en zijn collega’s van de University of California, Berkeley rapporteerden hun onverwachte bevinding op 14 september in het tijdschrift Science Advances.

Het team gebruikte een krachtige microscoop in hun lab om in de ogen van twee mannen te kijken. Ze maakten een kaart van ongeveer 1.000 kegelcellen in het netvlies. Deze kaart toonde waar de rode, groene en blauwe kegeltjes zich bevinden. Vervolgens schenen de wetenschappers met kleine laserlichtpuntjes op individuele rode of groene kegeltjescellen en vroegen de mannen welke kleur ze zagen.

De zogenaamde rode en groene kegeltjescellen bestaan elk in twee types, leerden ze. Het ene type zond wit licht door. Het andere type gaf kleur door. Bijzonder verrassend was dat veel meer kegeltjes meldden dat ze wit licht zagen dan rood of groen. Van de 167 geteste rode kegeltjes, signaleerden 119 wit; slechts 48 zagen rood. Van de 98 geteste groene kegeltjes, rapporteerden 77 wit licht en slechts 21 signaleerden groen. Er zijn zeer weinig blauwe kegeltjes in het netvlies. De onderzoekers hebben die niet getest.

Het is verrassend dat zo weinig kegeltjes kleur lijken te detecteren, ook al zijn ze daar allemaal toe in staat, zegt Donald MacLeod. “Het is een nogal inefficiënte opstelling,” zegt deze gezichtsonderzoeker aan de Universiteit van Californië, San Diego.

Het grote aantal cellen dat wit (en zwart, dat is de afwezigheid van wit) detecteert, creëert een scherp zwart-witbeeld van iemands omgeving. Zij zorgen voor scherpe randen van visuele details. De rood- en groen-signaalcellen vullen de lijnen op met wazigere stukjes kleur. Het proces werkt ongeveer zoals het invullen van een kleurboek of het toevoegen van kleur aan een zwart-wit film, zegt Sabesan.

Het onderzoek is indrukwekkend moeilijk, merkt Jay Neitz op. Hij is ook een visie wetenschapper aan de Universiteit van Washington in Seattle, maar werkte niet met dit team. Hij vergelijkt wat ze deden met de eerste mensen naar de maan krijgen. “Het is een super technologische prestatie,” zegt hij – “een verbazingwekkend iets.”

Hoe ze het deden

Om een duidelijke kaart van het netvlies te krijgen, leenden de onderzoekers technieken die astronomen gebruiken om dingen in de ruimte in kaart te brengen. Omdat het oog voortdurend beweegt, moesten de onderzoekers ook de patronen van de oogbewegingen van de mannen bestuderen. Alleen op die manier konden ze precies voorspellen waar elke kegelcel zich een fractie van een seconde later zou bevinden wanneer ze er met de laserstraal op zouden richten.

In totaal stimuleerden ze 273 individuele kegelcellen, één voor één, in de ogen van de vrijwilligers. Dit proces nam ongeveer twee jaar in beslag.

De bevindingen suggereren dat het netvlies meer doet dan wetenschappers hadden gedacht. Men dacht dat kegelcellen alleen rode, groene of blauwe kleuren konden lezen. Wetenschappers dachten dat de hersenen het zware werk deden om deze signalen te combineren tot een volledig kleurenbeeld van de wereld (inclusief zwart en wit).

Maar in plaats daarvan “doet het netvlies meer van het werk,” zegt Neitz. Het netvlies stuurt zowel zwart-wit als kleurgegevens naar de hersenen. Dit maakt het werk van de hersenen makkelijker. De onderzoekers proberen nu te begrijpen hoe de kegelcellen weten of ze een kleur of de aanwezigheid van wit moeten signaleren. Hoe de verschillende celtypes in het netvlies georganiseerd zijn, lijkt belangrijk te zijn bij die beslissing. Zo hadden rode kegeltjes meer kans om wit te signaleren als ze omringd waren door groene kegeltjes.

Deze bevindingen zouden goed nieuws kunnen zijn voor mensen met kleurenblindheid. Als de juiste kegeltjes aan het netvlies kunnen worden toegevoegd, zegt Neitz, zou het menselijk brein gemakkelijk in staat moeten zijn om nog een kleur aan het zwart-wit beeld toe te voegen.