Sposób, w jaki ludzie widzą kolor może być trochę jak kolorowanie w czarno-białej kolorowance, nowe badanie znajduje. Odkrycie oznacza, że widzenie kolorów może działać zupełnie inaczej, niż naukowcy sądzili.

Oczy widzą za pomocą wielu różnych typów komórek. Każdy rodzaj zbiera inne informacje. Naukowcy wiedzieli od dziesięcioleci, że niektóre komórki – znane jako czopki – wykrywają kolor. Są one częścią siatkówki wewnątrz tylnej części oka.

Komórki czopkowe mogą wyczuwać światło czerwone, zielone lub niebieskie. Ale Ramkumar Sabesan odkrył, że niektóre z nich wyczuwają światło białe – i tylko białe światło. To była duża niespodzianka.

Sabesan jest badaczem wizji na University of Washington w Seattle. On i jego koledzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley zgłosili swoje nieoczekiwane odkrycie 14 września w czasopiśmie Science Advances.

Zespół użył potężnego mikroskopu w swoim laboratorium, aby zajrzeć do oczu dwóch mężczyzn. Stworzyli mapę około 1,000 komórek stożkowych w siatkówce. Ta mapa pokazała, gdzie są czerwone, zielone i niebieskie czopki. Następnie naukowcy świeciły maleńkie plamki światła laserowego na poszczególnych czerwonych lub zielonych komórek stożkowych i zapytał mężczyzn, co kolor widzieli.

Tzw. czerwone i zielone komórki stożkowe każdy pochodzą w dwóch typach, dowiedzieli się. Jeden typ transmitowane światło białe. Drugi typ przekazywał kolor. Co szczególnie zaskakujące, znacznie więcej czopków zgłosiło widzenie białego światła niż czerwonego lub zielonego. Na 167 testowanych czerwonych czopków, 119 sygnalizowało białe światło, a tylko 48 widziało czerwone. Z 98 testowanych zielonych czopków, 77 zgłosiło białe światło, a tylko 21 zasygnalizowało zielone. W siatkówce jest bardzo mało niebieskich czopków. Badacze nie testowali tych.

To zaskakujące, że tak niewiele czopków wydaje się wykrywać kolor, nawet jeśli wszystkie z nich są w stanie, mówi Donald MacLeod. „To raczej nieefektywny układ”, mówi ten badacz wzroku na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Duża liczba komórek, które wykrywają biel (i czerń, która jest brakiem bieli) tworzą ostry czarno-biały obraz czyjegoś otoczenia. Zapewniają one wyraźne krawędzie szczegółów wizualnych. Komórki wysyłające sygnały czerwone i zielone wypełniają linie bardziej rozmytymi kawałkami koloru. Proces działa dużo jak wypełnianie kolorowanki lub dodawanie koloru do czarno-białego filmu, mówi Sabesan.

Badania są imponująco trudne, zauważa Jay Neitz. On również jest naukowcem zajmującym się wizją na Uniwersytecie Waszyngtona w Seattle, ale nie pracował z tym zespołem. Porównuje to, co zrobili, do wysłania pierwszych ludzi na Księżyc. „To super osiągnięcie technologiczne” – mówi – „niesamowita rzecz”.

Jak to zrobili

Aby uzyskać wyraźną mapę siatkówki, badacze zapożyczyli techniki, których astronomowie używają do mapowania rzeczy w przestrzeni kosmicznej. Ponieważ oko nieustannie się porusza, naukowcy musieli również badać wzorce ruchów oczu mężczyzn. Tylko w ten sposób mogli przewidzieć dokładnie, gdzie każda komórka stożkowa będzie ułamek sekundy później, kiedy celowali w nią wiązką laserową.

W sumie stymulowali 273 indywidualne komórki stożkowe, jedna po drugiej, w oczach ochotników. Proces ten zajął im około dwóch lat.

Znaleziska sugerują, że siatkówka robi więcej, niż naukowcy sądzili. Komórki stożkowe były uważane za czytające tylko czerwone, zielone lub niebieskie kolory. Naukowcy myśleli, że mózg wykonuje ciężką pracę łączenia tych sygnałów w pełnokolorowy widok świata (w tym czarny i biały).

Ale zamiast tego, „siatkówka wykonuje więcej pracy”, mówi Neitz. Siatkówka wysyła do mózgu zarówno czarno-białe, jak i kolorowe dane. Dzięki temu mózg ma ułatwione zadanie. Naukowcy próbują teraz zrozumieć, w jaki sposób komórki stożkowe wiedzą, czy sygnalizować kolor czy obecność bieli. Jak różne typy komórek są zorganizowane w siatkówce wydaje się być ważne w tej decyzji. Na przykład, czerwone czopki były bardziej prawdopodobne, aby sygnalizować biały, gdy zostały one otoczone przez zielone cones.

Te ustalenia mogą być dobre wieści dla ludzi ze ślepotą kolorów. Jeśli odpowiednie czopki mogą być dodane do siatkówki, Neitz mówi, ludzki mózg powinien łatwo być w stanie wypełnić jeden kolor więcej do jego czarno-białego obrazu.

.