Те, що ви не знали про людину: як око розрізняє кольори

Сприйняття кольорів і механізми його виникнення завжди дуже цікавили вчених. Відомо, що око людини здатне розрізняти приблизно 10 млн. кольорів, включаючи 7 основних та всі відтінки. Ця навичка сформувалася в процесі еволюції, і існує завдяки сітківці та колбочкам. Дані структури мають особливий пігмент (йодопсин), який поділяється на види і може вловлювати жовто-червоний та жовто-зелений спектр.

Коротка теорія кольору та світла

Світло це електромагнітне випромінювання, і око людини може реагувати на нього і розрізняти частоти. Око сприймає різні частоти як різні кольори. Електромагнітне випромінювання включає всі частоти, але око людини реагує лише на так зване вікно, що лежить в діапазоні 380-780 нм. У міру збільшення довжини хвилі колір поступово переходить від фіолетового до блакитного, від блакитного до зеленого, потім жовтого, помаранчевого, червоного.

Око більш чутливе до сприйняття зеленого кольору, а частоти вище за хвилю фіолетового кольору і нижче за хвилю червоного кольору «середнім» оком не сприймаються. "Середнє" око - це статистична величина, існують люди з "колірною сліпотою", і їх спектральна сприйнятливість вже. А ось натреноване око фотографа чи художника може розрізняти відтінки квітів, які людям із «середнім» оком здаються однаковими.

Довідка! Відповідно до теорії еволюційної біології вважається, що людське око більш сприйнятливе до зеленого кольору тому, що швидше за все нашим далеким предкам доводилося довгий час обов'язково добре розрізняти саме цей колір.

Фізіологія рецепторів сітківки

Сітківка - внутрішня оболонка ока, яка є високодиферкованою нервовою тканиною, вона відіграє найважливішу роль у забезпеченні зору людини.

Сітківка складається з 10 шарів, які містять нейрони, судини крові та інші структури. Основними функціями сітківки є центральний та периферичний зір, ці функції здійснюються рецепторами – паличками та колбочками. Рецептори сприймають світлові промені і трансформують їх нервові імпульси, що передаються зоровим трактом в центральну нервову систему.

Центральний зір забезпечує чітке сприйняття об'єктів, які розташовані на різній від ока відстані, за їх допомогою людина може дивитися в далечінь, читати і виконувати роботу на близькій до нього відстані. Периферичний зір дозволяє орієнтуватися у просторі. Три види колб сприймають світлові хвилі різної довжини і забезпечують сприйняття кольорів та їх відтінків.

Палички мають високий рівень світлочутливості, але розрізняти кольори що неспроможні, оскільки стримають лише одне пігмент — родопсин, він повільніше реагує світ, ніж йодопсин.

Колбочки отримали свою назву завдяки формі, яка схожа на форму лабораторних колб. Довжина колобки близько 0,05 мм, діаметр у найширшому місці - 0,004 мм.

Треба сказати, що безпосередньо самі механізми обробки кольору, тобто формування відчуття кольору, вченими досі так і не описані в деталях.

Людина є володарем дивовижних особливостей завдяки складній структурі ока та механізмам обробки інформації в головному мозку:

1. Навколишні об'єкти людина може пов'язувати з квітами завдяки колірній пам'яті. Всі знають, що трава зелена, а небо блакитне, і ми можемо відтворити ці кольори у своєму мозку.
2. Незалежно від освітлення предметів ми можемо сприймати когнітивне знебарвлення. Завдяки колірній пам'яті та обробці зорової інформації людина може сприймати колір предмета.
3. Колірна константність дозволяє людині сприймати колір предмета незалежно від його відтінку та яскравості освітлення.

Колбочки мають 4 сегментарні зони:

• зовнішня - мембранні диски, що містять йодопсин;
• сполучна;
• внутрішня - Включає мітохондрії;
• базальний сегмент або зона синоптичної сполуки.

В даний час описані два види пігменту йодопсину - еритролаб (чутливий до червоного спектру і довгим L-хвилях) і хлоролаб (чутливий до зеленого спектру та середніх М-хвиль). Поки вченим не вдалося знайти пігмент, який чутливий до синього спектру та коротких S-хвиль, але вже має назву — ціанолаб.

Теорії колірного зору

В історії науки існувало багато теорій, які по-різному намагалися пояснити механізми колірного зору. На даний момент вчені дотримуються трьох концепцій, які дають змогу розібратися в цьому складному механізмі.

Трихроматична теорія

Ця теорія була розроблена наприкінці XIX століття, вона заснована на працях Максвелла, Юнга та Гельмгольця. Ці вчені здогадувалися про існування особливих рецепторів ока, які чутливі до червоної, зеленої та синьої області спектра. Згідно з цією теорією, передбачалося, що ці три види рецепторів формують три зображення світу, які передаються в мозок, де порівнюються.

Внаслідок цих процесів виникає колірне відчуття.Природа колірного зору з цієї теорії не викликала сумнівів, але з приводу трьох зображень, які надсилаються в мозок, були заперечення — немає пояснення ряду зорових феноменів.

Опонентна

Герінг приблизно водночас запропонував іншу теорію, яку назвав опонентною. Вона заснована на великій кількості суб'єктивних спостережень — сприйняття колірного тону та одночасного розмаїття.

Герінг заявляв, що колірні тони не сприймаються всі відразу, наприклад, ніколи колірне відчуття не описується як жовто-синє чи зелено-червоне, а ось комбінація червоного та жовтого, або жовтого та зеленого сприймається оком легко. У зв'язку з цим у вченого виникла думка, що має бути фундаментальна причина, яка протиставляє кольори один одному.

Ці спостереження Герінг не виключали наявності трьох типів рецепторів, але він вважав, що вони працюють за принципом біполярної відповіді. Так як це твердження на той час здавалося абсурдним з фізіологічної погляду, ця теорія не прижилася.

У середині XX століття опонентна теорія знову відроджується, оскільки почали з'являтися дані, що її підтверджували. Було виявлено сигнали у сітківці ока золотої рибки, опонентні фізіологічні відповіді у клітинах макаки, ​​отримані психофізичні дані.

Експерименти дозволили виміряти відносну спектральну чутливість опонентних шляхів. Так виникла сучасна опонентна теорія колірного зору, яку також називають стадійною теорією.

Двоетапного колірного зору

Якщо в першій половині XX століття основна увага зверталася на модифікацію рецепторної ланки, то в другій половині минулого століття акценти зміщуються - більше обговорюються структури другої нейрональної стадії аналізу випромінювань.

Причиною цього стали дослідження, які виявили реальну структуру рецепторних приймачів сітківки. Це біохімічні дослідження Брауна та Уолда, а також експерименти Маркса, МакНікола та Доубела.

Основоположником цієї теорії був Адольф фон Кріз, але фінальний вид теорія набула завдяки Лео Гурвічу та Доротеї Джеймсон.

По суті ця теорія об'єднує дві попередні, вона показує, що вони не суперечать один одному, а доповнюють.

Нині вчені знають, перший етап обробки підходить під трихоматичсекую теорію, а другий — під опонентну.

З розвитку генетики було встановлено піки поглинання для трихоматів:

• 426 нм - короткі хвилі;
• 530 нм - Середні хвилі;
• 552 або 557 нм - Довгі хвилі - можливі спадкові відмінності у формуванні пігментів.

Таким чином, теорія двоетапного кольору передбачає такий порядок обробки:

• колір поділяється на три базові - трихроматична теорія;
• кольори перетворюються на три опонентні пари — опонентна теорія;
• сигнал інтерпретується в латеральному колінчастому тілі;
• у зоровому окрі відбувається формування колірного феномену.

Про порушення у сприйнятті квітів

Порушення колірного зору відбуваються в результаті неправильного збудження колб і збою в передачі імпульсів в мозок. За умови, що таке порушення вроджене, людина довгий час може не підозрювати про його наявність, оскільки орієнтується за насиченістю та яскравістю кольору.Відомості про колір набуваються в результаті досвіду та спілкування з людьми.

Коли у людини повністю відсутня або знижена можливість розрізняти деякі або всі кольори, говорять про дальтонізм.

Існує вроджений та набутий дальтонізм, і залежно від його клінічних проявів виділяють такі порушення кольору:

1. Ахроматопсія — колірний зір повністю відсутній, людина бачить все в чорно-білому кольорі.
2. Дейтеранопія людина не сприймає зелену частину спектра, зустрічається досить часто.
3. Протанопія - Розлад сприйняття червоної частини спектра.
4. Тританопія - Порушення сприйняття синього кольору, зустрічається рідко.

Крім колірної сліпоти, у людини може бути слабка колірна чутливість.

[expert_bq] частою причиною порушення колірного сприйняття є пошкодження гена, який бере участь у кольоросприйнятті. .[/expert_bq]

З цим пов'язаний факт, що у чоловіків дальтонізм зустрічається частіше, ніж у жінок.Цей спосіб використовується у тих випадках, коли візуальні тести провести неможливо, скажімо у новонароджених дітей та у дітей перших років життя.

Що стосується набутих порушень сприйняття кольору, вони зустрічаються значно рідше, і можуть бути пов'язані з наступними причинами:

• ушкодження сітківки ультрафіолетом;
• цукровий діабет - при постійному підвищенні концентрації глюкози судини ушкоджуються, і сітківка перестає виконувати свої функції;
• запалення зорового нерва та сітківки;
• атеросклероз головного мозку;
• прийом деяких медикаментозних препаратів - найчастіше на сприйняття кольору негативно впливає прийом серцевих глікозидів;
• опіки сітківки;
• отруєння хімічними речовинами;
• глаукома;
• катаракта;
• нестача вітаміну А;
• механічні ушкодження сітківки;
• черевний тиф;
• неврологічні розлади – інсульт, інфаркт мозку, пухлини мозку, розсіяний склероз.

Висновок

Більшість ссавців бачать лише чорний та білий колір. Особливість їх ока полягає у підвищеній чутливості до сірих відтінків. Наприклад, собаки можуть розрізняти велику кількість сірих відтінків, і саме тому багато хто помилково вважає, що собаки можуть розрізняти кольори. Насправді вони ідентифікують відтінок сірого, а не колір у його природному прояві.

Багатство відтінків. Офтальмолог пояснила, про що говорить колір очей

Колір очей як візитна картка людини. На них часто концентрують увагу, при описі людини обов'язково додають таку деталь. А від чого залежить колір очей у людини і на що вона може вказувати? Про це АІФ розповіла к. м. н., лікар-офтальмолог Шахло Махкамова.

В офтальмології виділяють такі відтінки очей:

1. Карій – це найпоширеніший колір, його володарями є 80% людей землі. Наявність такого відтінку залежить від домінантного гена, що призводить до придушення всіх інших кольорів. Є наукові дані про те, що в давнину всі люди без винятку були кароокими, але через різні генні мутації з'явилися й інші відтінки. А наприкінці XX століття вчені із США змогли знайти докази того, що під карими ховаються блакитні очі.
2. Блакитний відтінок очей зустрічається у набагато меншої кількості людей - йдеться про 8-10%. Нерідко у свідомості людей плутаються два відтінки: блакитний та сірий. Насправді ж сірі очі будуть світлішими, при цьому з темною тінню по краю. Блакитні ж, навпаки, більш насичені у середині. У власників сірого відтінку очей у райдужній оболонці більше колагенових волокон, що розсіюють світло, за рахунок чого і з'являється такий відтінок.
3. Зелений – найрідкісніший колір очей, який відзначається лише у 2% населення світу.

Є, звичайно ж, і винятки. Так, можуть відзначатися такі кольори райдужки:

• Червоний – такі відтінки характерні для людей зі збоєм пігментації – альбіносів.
• Чорний — він утворюється через те, що меланін просто зашкалює, вважається одним із рідкісних кольорів.
• Фіолетовий — цей відтінок також характерний для людей з альбінізмом, але у виняткових випадках може спостерігатися і у людей без проблем із пігментацією. Іноді цей відтінок стає ознакою патологічного стану синдрому Маркензані. У цьому випадку відзначається аномальний розвиток очей та кінцівок.
• Бурштиновий тут можна спостерігати різноманітні відтінки: від жовто-червоного до мідного.

Чим визначається колір очей?

Звичайно ж, основна причина того, який саме колір очей буде в людини, це генетика.Те, що передадуть плоду батьки генним набором, те й залишиться з ним назавжди.

Також на колір очей впливає і концентрація меланіну (пігменту-барвника) - саме він відповідальний за фарбування райдужної оболонки. Спочатку його концентрація не така висока, тому у малюків можуть бути різні відтінки очей, які пізніше здатні змінитися або стати більш яскраво вираженими. З плином років відтінок змінюється і набуває певних властивостей.

Є ще один фактор, що впливає на колір очей, — це місце проживання людини. Для тих, хто є північним жителем, більш характерними є світлі сірі тони очей. Це пов'язано навіть з тим, що немає необхідності в захисті від яскравого світла. Жителі півдня можуть похвалитися карими пекучими очима, це в тому числі і спосіб захисту від сліпучого сонця.

Що саме ховається під поняттям кольору очей?

Зазвичай, коли кажуть, що очі такого кольору, мають на увазі колір райдужної оболонки, вона ж райдужна оболонка ока. Саме райдужка контролює та коригує силу світлового потоку, які проникає в око через сітківку у зіницю.

Райдужка багатошарова. Вона включає:

• передній шар, що складається з клітин сполучної тканини;
• пігментовмісний шар - тут зібрані клітини з «фарбою»;
• третій шар більш глибокий, він є мережею колагенових волокон і кровоносних капілярів.

Чи можна наперед вгадати, який колір очей буде у дитини?

Як правило, у малюка, що тільки що народився, колір очей світло-зелений або каламутно-сірий. Але вже за кілька місяців він починає змінюватися за рахунок накопичення меланіну. Чим більше буде барвника, тим яскравішим буде колір. Зрозуміти, який колір заклали генетично батьки, можна буде приблизно тоді, коли дитині виповниться рік.Однак остаточне формування кольору відбувається до 5 років, але в деяких випадках і до 12 років.

При цьому ще до народження малюка передбачити колір його очей на 100% не візьметься жоден генетик.

Так, якщо обидва батьки блакитноокі, то ймовірність того, що у їхньої дитини райдужка буде такою самою, — 99%, 1% відводиться на зелений колір, що є одним з найрідкісніших.

Якщо один із батьків блакитноокий, а інший має карі очі, то у малюка відтінок райдужної виявиться карим — 50%, блакитним — у 37% випадків, 13% припадає на зелений.

У зеленооких батьків ймовірність народження дитини з таким самим кольором очей — 75%, 24% ймовірності в цьому випадку того, що вона матиме блакитні очі, і 1% — що карі.

Якщо в одного з батьків очі блакитні, а в іншого зелені, то в їхньої дитини варіант отримати той чи інший відтінок очей — 50 на 50.

У батьків з карими очима у 75% випадків діти повторять відтінок очей, у 18% випадків їхні діти будуть зеленоокими, а у 7% виявляться блакитноокими.

При цьому блакитні очі можуть стати з віком небесно-синіми, сіро-зелені перетворюються на смарагдові, а карі на чорні.

Що може змінити колір очей

Бувають і деякі патологічні стани, які можуть поміняти відтінок очей. У тому числі іридоцикліт, він же передній увеїт - запалення райдужної оболонки і циліарного тіла. страждають люди 20-40 років.

• біль, який може віддавати в лоб та віскі;
• сльозотеча та світлобоязнь;
• зниження гостроти зору.

Очі через таку хворобу змінюють свій колір так: блакитний – на зелений, сірий – на брудно-зелений, карий – на іржавий. Це відбувається через розпад меланіну.

Якщо око набрякає, то також може злегка на якийсь час розмитися колір. Крім того, зміна відтінку відбувається при захворюваннях печінки - камінні в жовчному міхурі або гепатиті: тут склера стає жовтяничною, а райдужка каламутніє.

Вплинути можуть деякі лікарські засоби. До такого ефекту призводять простагландини (підвищується вироблення меланіну, через що очі темніють). Травми, потрапляння частинок металу також змінюють відтінок.

Свою лепту вносить і вік людини - чим він стає старшим, тим більше мутніють очі.

Якщо раптом стало помітно, що колір очей змінився, варто звернутися до фахівця, щоб зрозуміти, чи нема небезпечних станів для життя.