Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Ученые Калифорнийского университета в Беркли совершили революцию в изучении человеческого зрения. С помощью экспериментальной методики «Оз» им удалось обмануть природу, заставив сетчатку глаза воспринимать цвет, выходящий за пределы естественного спектра. Этот прорыв не только расширяет наше понимание зрительной системы, но и открывает путь к лечению заболеваний глаз и даже к созданию искусственных форм цветовосприятия.
Человеческий глаз — сложный механизм, где светочувствительные клетки, колбочки и палочки, преобразуют фотоны в электрические сигналы. Колбочки отвечают за цветовое зрение, реагируя на красный, зеленый и синий спектры (L, M, S-типы). Однако в естественных условиях их активация всегда перекрывается: стимулируя M-колбочки (зеленые), мы неизбежно затрагиваем L и S. Ученые задались вопросом: что произойдет, если нарушить это правило?
Ответом стал метод «Оз», названный в честь Изумрудного города из книги «Волшебник страны Оз». Для его реализации потребовалось создать детальную карту сетчатки каждого участника. С помощью адаптивной оптической когерентной томографии (АО-ОКТ) исследователи определили расположение и тип каждой колбочки. Эта технология направляет свет на клетки и анализирует их деформацию, что позволяет точно идентифицировать L, M и S-типы.
— Джеймс Фонг, соавтор исследования.
Пока такой уровень, увы, недостижим, но эксперимент показал, что ключевые принципы работают.
Во время опытов участники смотрели на экран с квадратом, где лазеры направляли микродозы света строго на M-колбочки. Система отслеживала малейшие движения глаз, корректируя луч в реальном времени. Так, ученые добились изолированной стимуляции, хотя раньше считалось, что такое, в принципе, невозможно.
Надо сказать, что результат превзошел все ожидания. Пять участников эксперимента, в том числе и сами ученые, увидели новый цвет. Правда, с описанием его случились сложности. В итоге было решено остановиться на формулировке — «сине-зеленый с беспрецедентной насыщенностью». Термин «оло» связан с координатами цветовой карты (0,1,0). Ноль — отсутствие стимуляции L и S, единица — максимальная активация M.
— Фонг.

Цвет примерно такой, но только гораздо насыщеннее. Короче, с трудом поддается описанию
Ученые не остановились на статичном изображении. Они интегрировали оло в видео, демонстрируя, что технология позволяет не только создавать новые цвета, но и встраивать их в динамичный визуальный контент.
Однако восприятие оло требовало специфических условий: участники смотрели на экран боковым зрением, так как центральная часть сетчатки (фовеа) слишком чувствительна для точной лазерной наводки.
Метод «Оз» — это не просто научный курьез. Он предлагает инструменты для изучения зрения на принципиально новом уровне. Например, можно имитировать последствия глазных болезней, таких как дегенерация сетчатки, и тестировать методы лечения. Теоретически технология способна компенсировать дальтонизм, «обучая» мозг интерпретировать новые паттерны стимуляции.
— Фонг.
Кроме того, «Оз» может стимулировать тетрахроматию — редкую способность видеть четыре спектра вместо трех. Ученые уже моделируют такие состояния, чтобы понять, как расширить пределы человеческого восприятия.

На этой диаграмме показано, как в естественных условиях активация M-колбочек также сопровождается активацией S- и L-колбочек. В новом исследовании учёные активировали M-колбочки по отдельности
Однако путь к практическому применению полон преград. Во-первых, текущая версия «Оз» требует фиксации взгляда: карта сетчатки охватывает лишь небольшой участок с тысячами колбочек. Свободное движение глаз приведет к техническим сбоям. Во-вторых, использование фовеи — зоны максимальной четкости — пока невозможно из-за микроскопических размеров колбочек.
Еще одно ограничение — аппаратура. «Наш метод зависит от узкоспециализированных лазеров и оптики, которые не появятся в смартфонах или телевизорах в ближайшее время», — подчеркнул Фонг. Поэтому оло останется эксклюзивом лабораторий, а не массовых устройств.
Следует отметить, что эксперимент ученых Калифорнийского университета далеко не первый в этом направлении. Например, исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили, что активация белка меланопсина в клетках сетчатки может сделать их чувствительными к свету. Это открытие позволило разработать подходы для лечения слепоты, вызванной гибелью фоторецепторов. В экспериментах на мышах нервные клетки сетчатки начинали реагировать на свет после генетической модификации. Это направление, как и «Оз», направлено на «обман» зрительной системы, но через биохимические механизмы.
Также исследования показали, что люди с афакией (отсутствием хрусталика) могут видеть ультрафиолетовые волны. Кроме того, при одновременном попадании двух инфракрасных фотонов на колбочку мозг воспринимает их как видимый свет. Эти эксперименты расширяют представления о пределах человеческого зрения, подобно тому как «Оз» выходит за рамки естественного цветовосприятия.
Карта для путешествия в неизведанное
Человеческий глаз — сложный механизм, где светочувствительные клетки, колбочки и палочки, преобразуют фотоны в электрические сигналы. Колбочки отвечают за цветовое зрение, реагируя на красный, зеленый и синий спектры (L, M, S-типы). Однако в естественных условиях их активация всегда перекрывается: стимулируя M-колбочки (зеленые), мы неизбежно затрагиваем L и S. Ученые задались вопросом: что произойдет, если нарушить это правило?
Ответом стал метод «Оз», названный в честь Изумрудного города из книги «Волшебник страны Оз». Для его реализации потребовалось создать детальную карту сетчатки каждого участника. С помощью адаптивной оптической когерентной томографии (АО-ОКТ) исследователи определили расположение и тип каждой колбочки. Эта технология направляет свет на клетки и анализирует их деформацию, что позволяет точно идентифицировать L, M и S-типы.
Конечная цель — программируемый контроль над каждым фоторецептором
— Джеймс Фонг, соавтор исследования.
Пока такой уровень, увы, недостижим, но эксперимент показал, что ключевые принципы работают.
Во время опытов участники смотрели на экран с квадратом, где лазеры направляли микродозы света строго на M-колбочки. Система отслеживала малейшие движения глаз, корректируя луч в реальном времени. Так, ученые добились изолированной стимуляции, хотя раньше считалось, что такое, в принципе, невозможно.
Цвет, который нельзя описать
Надо сказать, что результат превзошел все ожидания. Пять участников эксперимента, в том числе и сами ученые, увидели новый цвет. Правда, с описанием его случились сложности. В итоге было решено остановиться на формулировке — «сине-зеленый с беспрецедентной насыщенностью». Термин «оло» связан с координатами цветовой карты (0,1,0). Ноль — отсутствие стимуляции L и S, единица — максимальная активация M.
Чтобы представить оло, вообразите свет зеленой лазерной указки, но в разы ярче и насыщеннее. Мне трудно поверить, что что-то может быть настолько интенсивным
— Фонг.

Цвет примерно такой, но только гораздо насыщеннее. Короче, с трудом поддается описанию
Ученые не остановились на статичном изображении. Они интегрировали оло в видео, демонстрируя, что технология позволяет не только создавать новые цвета, но и встраивать их в динамичный визуальный контент.
Однако восприятие оло требовало специфических условий: участники смотрели на экран боковым зрением, так как центральная часть сетчатки (фовеа) слишком чувствительна для точной лазерной наводки.
От лаборатории к реальному миру
Метод «Оз» — это не просто научный курьез. Он предлагает инструменты для изучения зрения на принципиально новом уровне. Например, можно имитировать последствия глазных болезней, таких как дегенерация сетчатки, и тестировать методы лечения. Теоретически технология способна компенсировать дальтонизм, «обучая» мозг интерпретировать новые паттерны стимуляции.
Если познакомить мозг с новыми визуальными данными, дальтоник, возможно, научится видеть новое измерение цвета
— Фонг.
Кроме того, «Оз» может стимулировать тетрахроматию — редкую способность видеть четыре спектра вместо трех. Ученые уже моделируют такие состояния, чтобы понять, как расширить пределы человеческого восприятия.

На этой диаграмме показано, как в естественных условиях активация M-колбочек также сопровождается активацией S- и L-колбочек. В новом исследовании учёные активировали M-колбочки по отдельности
Однако путь к практическому применению полон преград. Во-первых, текущая версия «Оз» требует фиксации взгляда: карта сетчатки охватывает лишь небольшой участок с тысячами колбочек. Свободное движение глаз приведет к техническим сбоям. Во-вторых, использование фовеи — зоны максимальной четкости — пока невозможно из-за микроскопических размеров колбочек.
Еще одно ограничение — аппаратура. «Наш метод зависит от узкоспециализированных лазеров и оптики, которые не появятся в смартфонах или телевизорах в ближайшее время», — подчеркнул Фонг. Поэтому оло останется эксклюзивом лабораторий, а не массовых устройств.
P. S.
Следует отметить, что эксперимент ученых Калифорнийского университета далеко не первый в этом направлении. Например, исследователи из Имперского колледжа Лондона обнаружили, что активация белка меланопсина в клетках сетчатки может сделать их чувствительными к свету. Это открытие позволило разработать подходы для лечения слепоты, вызванной гибелью фоторецепторов. В экспериментах на мышах нервные клетки сетчатки начинали реагировать на свет после генетической модификации. Это направление, как и «Оз», направлено на «обман» зрительной системы, но через биохимические механизмы.
Также исследования показали, что люди с афакией (отсутствием хрусталика) могут видеть ультрафиолетовые волны. Кроме того, при одновременном попадании двух инфракрасных фотонов на колбочку мозг воспринимает их как видимый свет. Эти эксперименты расширяют представления о пределах человеческого зрения, подобно тому как «Оз» выходит за рамки естественного цветовосприятия.
- Дмитрий Алексеев
- livescience.com, joomcdn.net
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
ФСБ рассекретило часть архивов Александра Вадиса, генерала «Смерш»: как советская контрразведка переиграла немцев на Курской дуге. И не только
Историки говорят: по биографии этого смершевца можно запросто снять несколько остросюжетных боевиков...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
Почему загадочный объект на Марсе — «копия» древнеегипетской пирамиды?
Что стоит за самой таинственной структурой на Красной планете? Эксперты дают объяснения, но стоит ли им верить?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...
Почему загадочные отметины на камнях в Помпеях десятилетиями ставили в тупик военных экспертов?
Итальянские ученые неожиданно решили одну из самых запутанных загадок римской военной истории. Оказывается, уже тогда стреляли из «пулеметов»...