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.

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.


— 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.


— Фонг.



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.


— 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.



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.