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
Битва под Каневом: почему на 350 лет замолчали сокрушительную победу России?
Неудобная победа, предательство и идеология. Мы бы могли вообще не узнать об этом триумфе русского оружия...
Бомбы с орбиты: почему советская технология, воскрешенная Китаем, встревожила США?
Американцы слишком долго считали свои системы раннего предупреждения лучшими на планете. Теперь......
С Ноева ковчега сняли запрет: что покажут радары на Арарате?
История, которую больше всего высмеивали ученые, неожиданно становится все более реальной...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Тайна «косого глаза» Венеры раскрыта: что увидела нейросеть на картинах Боттичелли?
Художник нарисовал пять портретов прекрасной Симонетты Веспуччи. И каждое полотно еще больше подтверждает страшный диагноз...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Новая вселенная внутри звезды: почему Эйнштейн мог ошибаться насчет черных дыр
Больше 20 лет эта гипотеза в буквальном смысле раздирает мир науки. Но, возможно, именно она выведет ученых из тупика сингулярности...
Прорыв в астрономии: найти жизнь в космосе будет гораздо проще
Ученых не пугает даже погрешность в 20%. Зато будут просканированы тысячи планет...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
43 — проклятый возраст Рюриковичей: почему многие князья не переживали этот роковой рубеж?
Генетики говорят: русская династия слишком поздно поняла, что попала в ловушку «чистой» крови...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...