Vědci vymysleli metodu k únosu lidského oka a umožnili mu vidět zbrusu nové barvy, které leží mimo rozsah přirozeného lidského vidění.
S touto technikou vědci umožnili pět lidem vidět novou barvu, nazvanou „Olo“, kterou účastníci studie označili za „modro-zelené bezprecedentní nasycení“. Vědci, z nichž někteří se účastnili samotného experimentu, popsali svou techniku a novou barvu ve studii zveřejněné v pátek (18. dubna) v časopise Pokroky vědy.
„Konečným cílem je poskytnout programovatelnou kontrolu nad každým fotoreceptorem (buňkami se snímacím světla) v sítnici,“ řekl především pro výzkumné účely, uvedl spolupracující autor James FongDoktorský student v oblasti informatiky na Kalifornské univerzitě v Berkeley. „Ačkoli toho nebylo dosaženo na této úrovni, metoda, kterou v této studii prezentujeme, ukazuje, že v praxi je možné mnoho klíčových principů,“ řekl Fong Live Science v e -mailu.
Kontrola sítnice na této granulární úrovni by mohla otevřít nové způsoby studia vize, uvedli vědci. Vědci by například mohli tento systém použít k replikaci účinků různých očních chorob, aby lépe porozuměli ztrátě zraku, kterou spustí. Teoreticky by mohla být tato technika také použita k simulaci plně barevného vidění u lidí, kteří jsou barevně slepé, což v podstatě kompenzuje jejich chybějící nebo vadné fotoreceptory.
Použitím systému k zavedení mozku novým vizuálním datům a vzorcům stimulace sítnice teoreticky „je možné, že se tento (barevný slepý) člověk naučil vidět novou dimenzi barvy,“ navrhl Fong.
Související: Tato optická iluze vás přiměje k tomu, abyste viděli různé barvy. Jak to funguje?
Cesta do Oz
Lidské oči Obsahují buňky citlivé na světlo, nazývané fotoreceptory, které přicházejí ve dvou formách: tyčí a kužely. Pruty umožňují noční vidění, protože reagují na relativně nízké úrovně fotonů nebo paketů elektromagnetické záření.
Kužely přebírají jasné světlo a specializují se na detekci specifických vlnových délek viditelného světla – jmenovitě červená, zelená a modrá. Tyto tři typy kuželů se jmenují „l“, „m“ a „s“ s ohledem na dlouhé, střední a krátké vlnové délky viditelného spektra, do kterého jsou nejcitlivější.
Jakmile jsou aktivovány kužely, barevné vidění se spoléhá na mozek Interpretovat aktivační vzorce těchto tří typů buněk přes sítnici. Každý vzorec působí jako kód, s různými kódy odemknutím různých vnímání barev a intenzity světla.
M kužely jsou nejcitlivější na zelenou, ale technicky reagují na celé spektrum barev, které se zcela překrývají s vlnovými délkami L a S kužely reagují. Jako takové, v přirozených podmínkách, nemůžete aktivovat M kužely bez aktivace L a S kuželů. Vědci přemýšleli, co by se stalo, kdybyste mohli vzdorovat tomuto pravidlu a výhradně aktivovat m kužely.
„Původně jsme zahájili tento projekt speciálně pro studium stimulace kužele,“ řekl Fong. „Ale rychle se nám ukázalo, že (požadovaná), že by základní technologie byla široce užitečná pro studium vizuální funkce na nové úrovni rozsahu a přesnosti.“
Pojmenovali svou výslednou techniku stimulace sítnice „Oz“, v poctě zeleným zbarveným brýlí, které lidé v Emerald City nosí v původních knihách „Wizard of Oz“. Tento přístup vyžaduje podrobnou mapu sítnice každého uživatele. Abychom vytvořili takovou mapu, vědci začali tím, že přiváděli více videí sítnice a sešili je dohromady, aby zachytili, jak vypadala tkáň.
Odtud byly označeny kužely L, M a S; Umístění těchto buněk je jedinečná v sítnici každého člověka, poznamenal Fong. K odhalení identity každého kužele použili vědci techniku zvanou adaptivní optická optická koherenční tomografie (AO-OCT), která zahrnovala zářící světlo na buňkách a měření toho, jak změnili tvar; Tato odpověď se liší v závislosti na tom, na které vlnové délky je kužel citlivý.
S podrobnou mapou sítnice pak tým spustil své experimenty. Každý účastník seděl před displejem s malým čtvercem ve středu, kde se rozvinula stimulace Oz. Stimulace zaměřila specifické typy kužele s laserovým světlem viditelné vlnové délky, nazývané laserové mikrodosy. Aby se systém zapnul pouze M kužely, systém zacílil pouze na buňky s lasery.
Vědci také používali během experimentu krmení oka v reálném čase a přístup odpovídal jemným pohybem oka, aby se zajistilo, že lasery zasáhly jejich cíle.
Odhalení nové barvy
Stimulace pouze M kužely odhalily barvu olo, jehož jméno odkazuje na koordinování na 3D mapě barvy – „0, 1, 0.“ „O“ je nula a odkazuje na nedostatek stimulace L a S kuželů, zatímco „L“ je 1, což ukazuje na plnou stimulaci M kuželů. Po stimulaci OLO izolovaní vědci byli také schopni začlenit barvu do obrázků a videí, které účastníci sledují.
Jedním ze způsobů, jak si představit OLO, je myslet na světlo ze zeleného laserového ukazatele a poté nasytit. Ve srovnání s OLO vypadá monochromatické laserové světlo „bledě“, řekli někteří účastníci. „Je pro mě velmi cizí představit si, jak by mohlo být něco jiného nasyceno, aby laser ve srovnání začne vypadat bledě,“ řekl Fong.
Ačkoli Oz již může posunout hranice lidské vidění, má v současném nastavení určitá omezení.
Například účastníci se nemohou dívat přímo na displej Oz, poznamenal Fong, protože kužely v samém středu sítnice jsou velmi malé, což ztěžuje lokalizaci laserového světla. Z tohoto důvodu si lidé ve studii prohlíželi Oz s jejich periferním viděním tím, že se podívali na pevný bod mírně pryč od náměstí.
Nakonec by se Oz mohla aplikovat na fovea-centrální část sítnice, která umožňuje super ošklivou vizi-ale „v praxi to bude významná výzva,“ řekl Fong.
Dalším omezením je, že v současné době musí uživatelé napravit svůj pohled na jedno místo, aby mohli používat Oz, protože vědci mapovali pouze malou část sítnice obsahující tisíce kuželů, jako důkaz konceptu. Umožnění lidem volně posouvat pohled by se zavázalo „podstatné technické výzvy“, autoři napsali ve svém příspěvku. Je to proto, že by muselo být mapováno více sítnice a metoda pro dodávání mikrodázů by musela být při sledování pohybu očí mimořádně přesná.
Vědci nyní zkoumají myšlenku používat Oz ke studiu a léčbě barevné slepoty a také stimulovat zážitek z čtvrtého typu kuželové buňky. K tomu dochází přirozeně u některých lidí a má za následek vzácnou schopnost volat Tetrachromaciekterý zvyšuje jejich citlivost na barvu. Tým také používá Oz k modelování různých očních chorob.
Mimo vědecký výzkum by se OZ mohl teoreticky použít pro každodenní barevné displeje, jako jsou ty v obrazovce televize nebo telefonu – ale tato aplikace se zdá velmi nepravděpodobná, řekl Fong.
„Naše současná metoda závisí na vysoce specializovaných laserech a optice, které rozhodně nepřicházejí do chytrých telefonů nebo televizorů brzy,“ řekl. Takže prozatím zůstane Olo vzácnou barvou, která vidí jen několik.
