Ученые объяснили, зачем человеку такое цветовое зрение

    9a0798ca734086ab7c4cb8d80ba6b836
    • См. также Цветное зрение у человека (версия Миг)

    Основная статья
    :
    Цветное зрение
    Схема слоёв поперечного сечения сетчатки глаза. Pис.2 Функциональные части колбочек и палочек.

    Цветное зрение у человека

    — вид ощущения, восприятие и дифференциация человеком светового излучения с различной энергией (длиной волны). Свет может испускаться источниками света, или отражаться материальными объектами; при этом меняется его спектральный состав, а следовательно,и ощущение цвета.

    Восприятие цветов возможно только при достаточном освещении, когда активируются светочувствительные клетки сетчатки — колбочки. При сумеречном зрении (при недостаточной освещённости) восприятие цветов отсутствует.

    Содержание

    Содержание

    • 1 Общие сведения
    • 2 Основа зрительной системы 2.1 Экстерорецепторы
    • 2.2 Специфика работы мембраны колбочек
    • 2.3 Фоторецепторы и фотопигменты сетчатки глаза
  • 3 Анатомия позвоночной сетчатки
  • 4 Восприятие спектра цветов
      4.1 Восприятие света (цвета)
  • 5 Физиология цветного зрения
      5.1 Цветовосприятие у человека и приматов
  • 5.2 Фоточувствительные нервные клетки
  • 5.3 Цветовые различия между цветами
  • 6 Теории цветного зрения
      6.1 Цветное зрение с точки зрения теории трихроматизма
  • 6.2 Цветное зрение с точки зрения биологии
  • 6.3 Цветное зрение с точки зрения физики
  • 7 Замечание
  • 8 Эволюция восприятия цвета
  • 9 Математика цветного восприятия
  • 10 Адаптация к цвету
  • 11 Выводы
  • 12 См. также
  • 13 Источники
  • [править] Общие сведения

    → Современный взгляд на световосприятие и цветное зрение

    → Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории

    Рис. А. Восьмугольная симметрия присутствует на сетчатке глаза в 7-8° (степенях) оригинальности, где статистически плотность палочек сначала достаточна, чтобы полностью окружить каждое уменьшающееся число колбочек[1]. Рис. Б. Восьмугольная симметрия присутствует на сетчатке глаза в 7-8° (степенях) оригинальности, где статистически плотность палочек сначала достаточна, чтобы полностью окружить каждое уменьшающееся число колбочек[2]. Рис.1. Цветочная сцена с и без цвета.[3] Рис.14b. Близко связанная молекулярная структура опсина колбочек. Опсин синей колбочки по сравнению с родопсином. Опсин синей колбочки по сравнению с зеленым opsin и минимальным различием между краснотой — и опсином зелёной колбочки. Розово-заполненные круги представляют замены аминокислоты между этими молекулами. Открытые круги указывают идентичные аминокислоты. (Приспособленный от Nathans и др. (1986))[4] Рис.14a. Для трёх разновидностей колбочек (cones) дан принцип так называемого трехцветного дневного видения (трихроматизм)) у приматов, который также имеется у большинства людей. То есть к длинным волнам чувствительны L-колбочки (красный цвет), как известно они максимально чувствительны к длинам волн максимума вокруг 559 , к средним волнам чувствительны M-колбочки (зелёный цвет) с пиком вокруг 531нм и к коротким волнам — S-колбочки (синий цвет) с пиком-419 нм. Палочки чувствительны к длинам волн максимума вокруг 496нм и менеее. Палочки (rod) даны точечной кривой, так как в цветном зрении они не участвуют. (См. также Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза).[5]

    Цветное видение — вид зрительного ощущения, которое происходит от взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза. Это места на сетчатке, где происходит первичное взаимодействие со светом через пространственную размерность (названной «nano-антеннами»), который оппонентно выделяется в виде трёх основных цветов RGB. Падающий на сетчатку свет и поглощение его связано с поглощением света в пространственной размерности между смежной колбочкой и палочкой (см. рис. А,Б), но не в виде чистого кванта и подразумевается, что фотоны взаимодействуют в пределах непосредственно тел фоторецепторов[6].

    Ощущение цвета — иллюзия, созданная взаимодействиями миллиардов нейронов в нашем мозге. Во внешнем мире нет никакого цвета; это создано в соответствии с нервными программами и спроектировано с внешнего мира, который мы видим. Это глубоко связано с восприятием формы, где цвет облегчает границы обнаружения объектов.

    С точки зрения биологии (Мастер, 1946) цвет создан, используя два свойства света, энергию и частоту колебаний электромагнитной волны или длину волны. И то, как наш мозг разделяет эти два свойства света, энергию и длину волны (чем меньше длина волны, то энергия её больше), и затем повторно комбинирует их в цветное восприятие, — это тайна, которая интриговала ученых в течение всего времени. Мы много знаем о природе света и о субъективных впечатлениях от цвета, определимого по физическим стандартам (Мастер, 1946), но в конечном счете красим, и нужно объяснить на уровне единственных клеток в нашем мозге. Экспертиза ответов единственных нейронов или множеств таких нейронов обеспечивает лучшие понимания в физиологии цветного зрения. В конечном счете наше понимание этого процесса позволит нам моделировать нервные кругообороты, которые лежат в основе восприятия цвета и формы. Хотя все еще это вне досягаемости, но успехи делаются в расшифровке этих умных кругооборотов, которые создают наше восприятие внешнего мира.

    Далее, всё начинается с описания природы (анатомия) фоторецепторов, которые преобразовывают легкую (световую) энергию в нервные сигналы. Мы рассматриваем параллельные каналы, ведущие от сетчатки до таламуса, несущего информацию в зрительную кору, где цвет в конечном счете определен. Наконец мы используем нашу информацию с пониманием, чтобы размышлять на том, как зрительная кора использует нервные кругообороты, чтобы создать восприятие цвета и формы[7].

    С точки зрения физики и пересмотра прежнего мнения процесса видения, основанного на базе труда учёного физика[8] Джеральда К. Хата, который на основе физики и только физики рассматривал взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза. (Хотя в настоящее время такие процессы рассматриваются в области биофизики, биохимии)[Замечание необходимое]. Это участки на сетчатке, где происходит первичное взаимодействие со светом. В основе лежит «nanostructural», который определяет, что свет рассматривается с вопросом электромагнитной волны в классической физике, с вопросом прохождения её через пространственную размерность (названной «nano-антеннами») и которая фильтруется в виде трёх основных цветов RGB. Падающий на сетчатку свет следует подразумевать, что поглощение света имеет место в пространственной размерности между смежной колбочкой и палочкой, а не в виде чистого кванта и подразумевается, что фотоны взаимодействуют в пределах непосредственно тел фоторецепторов.[9]

    [править] Основа зрительной системы

    → Основа зрительной системы

    В основе зрительной системы лежат ощущения, связанные с рецепторным восприятием живыми организмами предметных точек под воздействием светового излучения, прямыми лучами источника света, или отражёнными лучами света с последующей дифференциацией ощущений в зависимости от длины волны света. Нервная система получает, сравнивает преобразованные цветовые сигналы — ответы, которые формируются вначале в экстерорецепторах (фоторецепорах) — колбочках и палочках в фокальной поверхности сетчатки глаза. При этом участвуют независимые фоторецепторы ipRGC. На рецепторном уровне происходит выделение основных сигналов RGB (S,M,L — «синих», «зелёных», «красных»). Фоторецепторы ipRGC связаны с ними (рецепторный уровень) и участвуют в последующей трансдукции этих биосигналов (бесцветных) в головной мозг. В мозгу происходит окончательное формирование (нейронный уровень) цветного, стерео оптического изображения (в зрительных отделах головного мозга) — появления ощущения цвета.

    [править] Экстерорецепторы

    → Экстерорецепторы

    → Колбочки сетчатки глаза и цветное зрение

    [править] Специфика работы мембраны колбочек

    → Специфика работы мембраны колбочек сетчатки глаза

    Рис. K. Прохождение волн синего, зелёного, красного цветов во внешней мембране колбочки.[10]

    Известно (см. рис. К), что форма колбочки не идентична всюду в человеческой сетчатке. Фоточувствительная внешняя часть доли мембраны колбочек изменяется систематически, чтобы быть длинной и мягко сужающимся, образованием конусности в центральной (foveal) части сетчатки к тому, чтобы быть более короткой, и более приземистой (более очевидно сужающейся, с большей конусностью) в периферийных частях сетчатки (von рисунки Грефа).

    Таким образом, по сравнению с остальной частью сетчатки, колбочки в foveal яме имеют меньший диаметр и могут, поэтому, быть более плотно упакованы (в шестиугольном образце). Высокая пространственная плотность колбочек составляет высокую визуальную способность остроты зрения в ямке. Это увеличено местным отсутствием в сетчатке глаза кровеносных сосудов от ямки, которая, как подарок, при их наличии столкнулась бы с проходом света, падающего на foveal мозаику колбочек. Отсутствие внутренних клеток сетчатки глаза в ямках приматов, как предполагают, вносит вклад далее в высокую функцию остроты зрения ямки.

    [править] Фоторецепторы и фотопигменты сетчатки глаза

    → Фоторецепторные клетки сетчатки глаза

    → Опсины

    Исследование цветового зрения: особенности проведения

    Ученые объяснили, зачем человеку такое цветовое зрение

    Все дети рождаются с серо-голубыми глазами, и только спустя два года они приобретают свой настоящий цвет. Глаза человека бывают различных оттенков – в зависимости от концентрации в радужной оболочке глазного яблока пигмента меланина.

    Самый редкий цвет глаз у человека – зеленый. Красные глаза характерны для альбиносов и объясняются полным отсутствием красящего пигмента и цветом кровеносных сосудов, просвечивающих через прозрачную радужку.

    Радужка каждого человека индивидуальна, поэтому ее рисунок можно использовать для идентификации наравне с отпечатками пальцев.

    Глаз — находится в орбитальной впадине черепа — в глазнице, сзади и с боков окружён мышцами, которые его двигают. Он состоит из глазного яблока со зрительным нервом и вспомогательных аппаратов.

    Глаз — самый подвижный из всех органов человеческого организма. Он совершает постоянные движения, даже в состоянии кажущегося покоя. Мелкие движения глаз (микродвижения) играют значительную роль в зрительном восприятии. Без них невозможно было бы различать предметы. Кроме того, глаза совершают заметные движения (макродвижения) — повороты, перевод взора с одного предмета на другой, слежение за движущимися предметами.

    Различные движения глаза, повороты в стороны, вверх, вниз обеспечивают глазодвигательных мышцы, расположенные в глазнице. Всего их шесть. Четыре прямые мышцы крепятся к передней части склеры — и каждая из них поворачивает глаз в свою сторону. А две косые мышцы, верхняя и нижняя, прикрепляются к задней части склеры. Согласованное действие глазодвигательных мышц обеспечивает одновременный поворот глаз в ту или иную сторону.

    Орган зрения нуждается в защите от повреждений для нормального развития и работы. Защитными приспособлениями глаз являются брови, веки и слёзная жидкость.

    Бровь — парная дугообразная складка толстой кожи, покрытая волосами, в которую вплетаются лежащие под кожей мышцы. Брови отводят пот со лба и служат для защиты от очень яркого света. Веки закрываются рефлекторно. При этом они изолируют сетчатку от действия света, а роговицу и склеру — от каких-либо вредных воздействий.

    При моргании происходит равномерное распределение слёзной жидкости по всей поверхности глаза, благодаря чему глаз предохраняется от высыхания. Верхнее веко больше, чем нижнее, и его поднимает мышца. Веки закрываются за счёт сокращения круговой мышцы глаза, имеющей циркулярную ориентацию мышечных волокон. По свободному краю век располагаются ресницы, которые защищают глаза от пыли и слишком яркого света.

    Слёзный аппарат. Слёзная жидкость вырабатывается специальными железами. Она содержит 97,8% воды, 1,4% органических веществ и 0,8% солей. Слёзы увлажняют роговицу и способствуют сохранению её прозрачности. Кроме того, они смывают с поверхности глаза, а иногда и век попавшие туда инородные тела, соринки, пыль и т.п.

    Глазное яблоко имеет не совсем правильную шаровидную форму. Диаметр глазного яблока составляет примерно 2,5 см. В движении глазного яблока принимает участие шесть мышц. Из них четыре прямые и две косые. Мышцы лежат внутри глазницы, начинаются от её костных стенок и прикрепляются к белочной оболочке глазного яблока позади роговицы. Стенки глазного яблока образованы тремя оболочками.

    Снаружи оно покрыто белочной оболочкой (склерой). Она самая толстая, прочная и обеспечивает глазному яблоку определённую форму. Склера составляет приблизительно 5/6 часть наружной оболочки, она непрозрачна, белого цвета и частью видна в пределах глазной щели. Белковая оболочка — очень прочная соединительнотканная оболочка, которая покрывает весь глаз и защищает его от механических и химических повреждений.

    Передняя часть этой оболочки прозрачная. Она называется — роговицей. Роговица имеет безупречную чистоту и прозрачность благодаря тому, что постоянно протирается мигающим веком и промывается слезой. Роговица — единственное место в белковой оболочке, через которое внутрь глазного яблока проникают лучи света.

    Изнутри к склере прилегает вторая оболочка глаза — сосудистая. Она обильно снабжена кровеносными сосудами (выполняет питательную функцию) и пигментом, содержащим красящее вещество. Передняя часть сосудистой оболочки называется радужной. Находящийся в ней пигмент обусловливает цвет глаз. Окраска радужки зависит от количества пигмента меланина.

    Когда его много — глаза тёмно- или светло-карие, а когда мало — серые, зеленоватые или голубые. Людей с отсутствием меланина называют альбиносами. В центре радужки есть небольшое отверстие — зрачок, который, суживаясь или расширяясь, пропускает, то больше, то меньше света. Радужка отделяется от собственно сосудистой оболочки ресничным телом.

    В толще его находится ресничная мышца, на тонких упругих нитях которой подвешен — хрусталик — прозрачное тело, похожее на лупу, крошечная двояковыпуклая линза диаметром 10 мм. Он преломляет лучи света и собирает их в фокусе на сетчатке. При сокращении или расслаблении ресничной мышцы хрусталик меняет свою форму — кривизну поверхностей. Это свойство хрусталика позволяет чётко видеть предметы как на близком, так и на далёком расстоянии.

    Третья, внутренняя оболочка глаза — сетчатая. Сетчатка имеет сложное строение. Она состоит из светочувствительных клеток — фоторецепторов и воспринимает свет, поступающий в глаз. Она расположена только на задней стенке глаза. В сетчатке различают десять слоёв клеток. Особенно важное значение имеют клетки, получившие название колбочек и палочек.

    Палочки и колбочки имеют в зрительном акте различное назначение. Первые работают на минимальном количестве света и составляют сумеречный аппарат зрения; колбочки же действуют при больших количествах света и служат для дневной деятельности аппарата зрения. Различная функция палочек и колбочек обеспечивает высокую чувствительность глаза к очень высоким и низким освещенностям. Способность глаза приспосабливаться к разной яркости освещения называется адаптацией.

    Глаз человека способен различать бесконечное разнообразие цветовых оттенков. Восприятие многообразия цветов обеспечивают колбочки сетчатки. Колбочки чувствительны к цветам только при ярком свете. При слабом освещении восприятие цветов резко ухудшается, и все предметы в сумерках кажутся серыми. Колбочки и палочки действуют вместе.

    От них отходят нервные волокна, образующие затем зрительный нерв, выходящий из глазного яблока и направляющийся в головной мозг. Зрительный нерв состоит примерно из 1 млн. волокон. В центральной части зрительного нерва проходят сосуды. В месте выхода зрительного нерва палочки и колбочки отсутствуют, вследствие чего свет этим участком сетчатки не воспринимается.

    Параллельным потоком световое излучение попадает на радужная оболочку (выполняет роль диафрагмы), с отверстием, через которое свет поступает в глаз; эластичный хрусталик — это своеобразная двояковыпуклая линза, фокусирующая изображение; эластичная полость (стекловидное тело), придающая глазу сферическую форму и удерживающая на своих местах его элементы.

    Хрусталик и стекловидное тело обладают свойствами передавать структуру видимого изображения с наименьшими искажениями. Регулирующие органы управляют непроизвольными движениями глаза и приспосабливают его функциональные элементы к конкретным условиям восприятия. Они изменяют пропускную способность диафрагмы, фокусное расстояние линзы, давление внутри эластичной полости и другие характеристики.

    Управляют этими процессами центры в среднем мозгу с помощью множества чувствительных и исполнительных элементов, распределенных по всему глазному яблоку. Измерение световых сигналов происходит во внутреннем слое сетчатки, состоящем из множества фоторецепторов, способные преобразовывать световое излучение в нервные импульсы. Фоторецепторы в сетчатке распределены неравномерно, образуя три области восприятия.

    Первая — область обзора — находится в центральной части сетчатки. Плотность фоторецепторов в ней наивысшая, поэтому она обеспечивает четкое цветное изображение предмета. Все фоторецепторы в этой области по своему устройству в принципе одинаковы, отличаются они только избирательной чувствительностью к длинам волн светового излучения.

    Одни из них наиболее чувствительны к излучениям (средняя части), вторые — в верхней части, третьи — в нижней. У человека есть три вида фоторецепторов, реагирующих на синие, зеленые и красные цвета. Здесь же, в сетчатке, выходные сигналы этих фоторецепторов совместно обрабатываются в результате чего усиливается контраст изображения, выделяются контуры объектов и определяется их цвет.

    Объемное изображение воспроизводится в коре головного мозга, куда направляются видеосигналы от правого и левого глаза. У человека область обзора охватывает всего в 5°, и только в ее пределах он может осуществлять обзорно-сравнительные измерения (ориентироваться в пространстве, распознавать объекты, следить за ними, определять их относительное расположение и направление движения).

    Вторая область восприятия выполняет функцию захвата целей. Она располагается вокруг области обзора и не дает четкого изображения видимой картины. Ее задача — быстрое обнаружение контрастных целей и изменений, происходящих во внешней обстановке. Поэтому в этой области сетчатки плотность обычных фоторецепторов невысока (почти в 100 раз меньше, чем в области обзора), зато имеется множество (в 150 раз больше) других, адаптивных фоторецепторов, реагирующих только на изменение сигнала.

    Совместная обработка сигналов тех и других фоторецепторов обеспечивает высокое быстродействие зрительного восприятия в этой области. Кроме того, человек способен быстро улавливать малейшие движения боковым зрением. Функциями захвата управляют отделы среднего мозга. Здесь интересующий объект не рассматривается и не распознается, а определяется его относительное расположение, скорость и направление движения и даётся команда глазодвигательным мышцам — быстро повернуть оптические оси глаз так, чтобы объект попал в зону обзора для детального рассмотрения.

    [править] Анатомия позвоночной сетчатки

    → Анатомия позвоночной сетчатки

    Анатомия позвоночной сетчатки
    (Свет снизу)
    Рис. Ф

    • RPE

      РПЕ
      , Ретинальный пигментный эпителий сетчатки глаза
    • OS
      — Наружный сегмент экстерорецепторов
    • IS
      — Внутренний сегмент фоторецепторов
    • ONL
      — Внешний зернистый слой сетчатки глаза
    • OPL
      — Внешний сплетениевидный слой сетчатки глаза
    • INL
      — Внутренний ядерный слой
    • IPL
      — Внутренний сплетениевидный слой сетчатки глаза
    • GC
      — Ганглионарный слой
    • BM
      — Мембрана Бруха
    • P
      — Пигментные эпителиоциты
    • R
      — Палочки сетчатки глаза
    • C
      — Колбочки сетчатки глаза

    Стрелка и пунткирна линия — внешняя пограничная мембрана

    • H
      — Горизонтальные клетки сетчатки глаза
    • Bi
      — Биполярные клетки сетчатки глаза
    • M
      — Клетки Мюллера
    • A
      — Амакриновые клетки сетчатки глаза
    • G
      — Ганглиозные клетки ipRGC
    • Ax
      — Аксоны

    Фоторецепторные клетки сетчатки глаза

    воспринимают электромагнитное излучение в диапазоне видимых длин волн. Фоторецепторы
    R,C,G
    (см. рис. Ф) обеспечивают создание оптического изображения — функцию зрения, и внешнюю коррекцию биоритмов сна и бодрствования, зависящую от общей освещённости.

    Это группа специализированных светочувствительных образований в сетчатке воспринимает свет и по-разному возбуждается от воздейстаия на них световых лучей, с ответом в виде фототрансдукции (передачи «преобразованного» биосигнала). Фоторецепторы создают т. н. потенциалы действия — нервные импульсы, дополнительно обрабатываемые в зрительной коре головного мозг при помощи совокупного движения, поведения биологических систем, которые замкнуты и одновременно имеют модулятор движения (рефлексы), который связывает фоторецепторы и все его внутренние элементы с движением внешней среды (электромагнитнх волн), из которой поступает движущийся сигнал, и регулируют по амплитуде или частоте величину саморегуляции биологических систем. Например, регулировка функции регулируемого органа, фоторецепторов (мембран колбочек, палочек) означает процесс автоматического взаимного расположения колбочек или палочек в зоне видимости прохождения лучей света с оптимальным положением их при раздражении падающими фокусирующимся основными спектральными лучами. При этом при дневном освещении колбочки оппонентно выделяют самые яркие основные, базисные лучи света RGB, отправляемые в мозг. Здесь диспергированный «белый» луч света попадая на колбочку и колбочка выделяет один из трёх один самый яркий основной базовый луч — S,M,L (красный, зелёный, синий). Это вызвано работой трёх колбочек с фотопигментом йодопсином благодаря чему отбираются и выделяются три основных базовых луча RGB в виде биосигналов.

    Диспергированный белый луч света предметной точки имеет минимум семь спектральных лучей, которые при фокусировке имеют кружок нерезкости около 7-9 мкм в диаметре. В данной зоне может разместиться блок как минимум из 3-х колбочек, что достаточно с точки зрения теории оппонентности

    Эвальда Геринга — обработки цветового воздействия. То есть теория цвета противника (или оппонентная теория) считает, что есть три канала противника:
    красный
    против
    зеленого
    ,
    синий
    против
    желтого
    , и
    черный
    против
    белого
    . (См. Теория оппонентного цветного зрения).

    Т.о. спектральные лучи любой точки оптического изображения при цветном зрении фокусируются в виде кружков нерезкости диаметром 7-9мкм и улавливаются подвижной системой клеток экстерорецепторов колбочек, чувствительных к своему цвету в фокальной поверхности сетчатки при дневном освещении. Палочки работают при сумеречном, ночном освещении не в цвете, не в цветном зрении. (См. Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза)[11][12].

    [править] Физиология цветного зрения

    → Физиология цветного зрения

    → Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории

    КОЛБОЧКИ
    • Нормализованная спектральная чувствительность колбочки примата в зонах

    восприятия лучей света, содержащей необходимые фотопигменты кон-опсины для нормализованных лучей света S, M, L
    (синих, зелёных, красных)

    Расположение

    Сетчатка
    ФункцияЭкстерорецепторы
    МорфологияСформированные колбочки
    Предсинапсические связиНи одной
    Постсинапсические связиБиполярные и горизонтальные ячейки
    NeuroLexID
    =
    sao1103104164
    Code =3|11|08.3.01046
    [13]

    Рис. 1ф. Современные модели цветового восприятия, как это происходит в сетчатке глаза, касаются трехцветного и оппонентного процесса теории (см. Теория оппонентного цветного зрения), введенной в 19 веке.[14] Рис.3a, Четыре пигмента колбочек птиц, расширяющих диапазон воспринимаемого, видимого электромагнитного спектра в зону ультрафиолетовых лучей
    Восприятие цвета начинается со специализированных клеток сетчатки глаза, содержащих зрительные пигменты опсины с различной спектральной чувствительностью, известных как колбочки сетчатки глаза. В организме человека существует три типа колбочек, чувствительных к трём различным спектрам, в результате чего у нас трехцветное цветовое зрение.

    Каждая отдельная колбочка содержит зрительные пигменты (опсины), состоящие из протеинов (на базе G-белков), ковалентно связанных либо с 11-цис-hydroretinal или, реже-11-цис-dehydroretinal.[15].

    Колбочки, условно названные по порядку длин волн из пиков их спектральной чувствительности (см. рис.1b): типы колбочек с короткой длиной волны (S), средней (М)и длиной (L). Эти три типа колбочек не обязательно специализированно воспринимают определенные цвета, как мы их знаем. Скорее, восприятие цветов достигается комплексным процессом, который начинается с дифференциальной работой этих клеток в сетчатке, и она будет завершена в зрительной коре и ассоциативных зон зрительной коры головного мозга.

    Например, в то время как L колбочки называли просто красными экстерорецепторами, microspectrophotometry Денситометрия показала, что их пик чувствительности в зеленовато-желтой области спектра. Аналогичным образом, S — и M-колбочки напрямую не соответствуют синим и зеленым, хотя они часто изображаются как таковые. Здесь важно отметить, что RGB (цветовая модель) — это всего лишь удобное средством для представления цвета, и не имеет прямой зависимости от типа колбочек в глазу человека.

    Пик реакции человеческой колбочковой клетки меняется, даже среди лиц с «нормальным» цветовым зрением;[16] у некоторых видов, кроме человека, это полиморфные вариации — больше того, это вполне может быть адаптивным.[17],[18]. Например, явление метамерии, когда разные цвета человек ощущает как один цвет.

    [править] Цветовосприятие у человека и приматов

    → Цветное зрение у человека

    → Цветное зрение у приматов

    [править] Фоточувствительные нервные клетки

    [править] Цветовые различия между цветами

    Симптомы и классификация

    Состояние цветовоспринимающей системы организма, при котором полноценно воспринимаются все цвета и оттенки, называется нормальной трихромазией

    (от греч. chroma — цвет). В этом случае все три элемента колбочковой системы («красный», «зеленый» и «синий») работают в полноценном режиме.

    У аномальных трихроматов

    нарушение цветовосприятия выражается в неразличении каких-либо оттенков того или иного цвета. Выраженность изменений напрямую зависит от степени тяжести патологии. Люди со слабыми цветоаномалиями часто даже не догадываются о своей особенности и узнают о ней только после прохождения медкомиссий, которые по результатам обследований могут внести значительные ограничения в их профориентацию и дальнейшую трудовую деятельность.

    Аномальная трихромазия подразделяется на протаномалию – нарушение восприятия красного цвета, дейтераномалию – нарушение восприятия зеленого цвета и тританомалию – нарушение восприятия синего цвета (классификация по Крису-Нагелю-Рабкину).

    Протаномалия и дейтераномалия могут быть разных степеней выраженности: А, Б и С (по убывающей).

    При дихромазии

    у человека отсутствует один тип колбочек, и он воспринимает только два основных цвета. Аномалия, вследствие которой не воспринимается красный цвет, называется протанопия, зеленый – дейтеранопия, синий – тританопия.

    Однако, несмотря на кажущуюся простоту, понять, как же на самом деле видят люди с измененным цветоощущением

    , крайне сложно. Наличие одного не функционирующего приемника (например, красного) не говорит о том, что человек видит все цвета, кроме этого. Эта гамма в каждом случае индивидуальна, хоть и имеет определенное сходство с таковой у других людей с дефектом цветового зрения. В некоторых случаях может наблюдаться комбинированное снижение функционирования колбочек различного типа, что вносит «смуту» в проявление воспринимаемого спектра. В литературе можно найти случаи монокулярных протаномалий.

    Таблица 1

    : Восприятие цветов лицами с нормальной трихромазией, протанопией и дейтеранопией.

    Цвета, воспринимаемые нормальными трихроматами (нормальное зрение)Цвета, воспринимаемые лицами с нарушениями цветоощущения
    ПротанопияДейтеранопия
    КрасныйСерыйЖелтый
    ЗеленыйЖелтыйСерый
    Светло-красныйТемно-зеленыйОттенки желтого
    Светло-зеленыйОттенки желтогоТемно-красный
    ГолубойРозовыйФиолетовый

    Приведенная таблица отражает основные различия в восприятии цветов нормальными трихроматами и лицами с дихромазией. Протаномалы и дейтераномалы имеют схожие нарушения в восприятии определенных цветов в зависимости от тяжести состояния. Из таблицы видно, что определение протанопии как слепоты на красный, а дейтеранопии – на зеленый цвет не совсем верно. Исследованиями ученых установлено, что протанопы и дейтеранопы не различают ни красного, ни зеленого цветов. Вместо них они видят оттенки серовато-желтого различной светлоты.

    Самой тяжелой степенью нарушения цветовосприятия является монохромазия

    – полная цветовая слепота. Выделяют палочковую монохромазию (ахроматопсию), когда на сетчатке полностью отсутствуют колбочки, а при полном нарушении функционирования двух из трех видов колбочек — колбочковую монохромазию.

    В случае с палочковой монохромазией

    , когда на сетчатке отсутствуют колбочки, все цвета воспринимаются, как оттенки серого. Такие пациенты помимо этого обычно имеют низкое зрение, светобоязнь и нистагм. При
    колбочковой монохромазии
    разные цвета воспринимаются, как один цветовой тон, однако зрение обычно относительно неплохое.

    Для обозначения дефектов цветовосприятия в РФ одновременно применяются две классификации, что запутывает некоторых офтальмологов.

    [править] Теории цветного зрения

    → Теории цветного зрения

    → Теория многокомпонентного цветного зрения

    Ещё в 1802 году, Томас Юнг предположил, что глаз анализирует каждый цвет в отдельности и передаёт сигналы о нём в мозг по трём различным типам нервных волокон: один тип передаёт сигнал о наличии красного цвета, второй — зелёного, а третий — фиолетового (в настоящее время принято — синего цвета). (См. Основные цвета).

    [править] Цветное зрение с точки зрения теории трихроматизма

    → Теория многокомпонентного цветного зрения

    [править] Цветное зрение с точки зрения биологии

    → Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории

    [править] Цветное зрение с точки зрения физики

    → Пересмотр традиционных взглядов на зрительный процесс

    [править] Замечание

    → Функция светимости

    При рассмотрении вопросов визуального цветного зрения следует различать и отличать понятия яркость света (физическая величина) от яркости цвета (биологическая величина).

    Яркость цвета связана с цветным и чёрно-белым зрением, нашим личным, биологическим восприятием световых видимых более слабых лучей (электромагнитных колебаний) (см. дневное зрение), с колбочками S,M,L, (синих, зелёных, красных) с пиком длиной волны более 498 нм, которые нашим глазом воспринимаются как очень яркие

    (вопросы приспосабливаемости и выживания живых организмов), хотя они c точки зрения физики по энергетике более слабые. У них частота колебаний волн более низкая, чем у синих, УФ лучей (длина волн менее 496нм). Дневной образ жизни животных связан с окружающей средой обитания, где в основном все объекты освещены дневными лучами света, а прямой и отражённый видимый спектр света содержит основные видимые лучи S,M,L,, которые более слабые, но биологически отбираются как наиболее яркие. Понятно, почему мы не видим Уф лучи, рентгеновские лучи и т. д. Природа выбрала свой вариант восприятия среды обитания и защиты глаза от ненужных ей сильных УФ, фиолетовых, высокочастотных синих лучей с длинами волн менее 498 нм. Например, лучи наиболее энергетические как синие, УФ лучи с длинами волн менее 496 нм для глаза оказываются не яркими, и колбочками не воспринимаются, так как они блокируются от попадания на колбочки ганглиозными и биполярными клетками сетчатки глаза, хотя они более мощные! (Парадокс). (См. рис. Ф).

    При решении задачи на различение лучей при слабом освещении (здесь слабое освещение связано с исчезновением, отсутствием основных лучей дневного освещения RGB) в условиях цветного зрения — «монохромных лучей» с длинами волн менее 498нм, в условиях «ночного видения» служат экстерорецепторы, называемые палочками

    , которые имеют пик чувствительности вокруг 496 нм и менее с фотопигментом высокой чувствительности при слабом освещении родопсином к лучам синим и УФ с высокой частотой колебаний (менее 496нм). (Колбочки их не воспринимают).

    Откуда биологические понятия яркости и контрастности цвета при зрении отличаются от физических понятий яркости и контрастности света.

    [править] Эволюция восприятия цвета

    → Эволюция цветного зрения

    Цветные механизмы восприятия сильно зависят от эволюционных факторов, из которых самым очевидным, как думают, является удовлетворительное определение источников пищи. У травоядных приматов, цветное восприятие существенно связано с поиском надлежащих (съедобных) листьев и плодов. У колибри развиты специфические цветовые рецепторы, дающие возможность также часто пользоваться цветом. С другой стороны, ночные млекопитающие также снабжены развивающимся цветным зрением, так как адекватный свет и цвет, воспринимаемый колбочками, даёт возможность приспосабливаться должным образом. Есть свидетельство, что ультрафиолетовый цвет выполняет важную роль у многих видов животного мира, особенно насекомых, приспосабливаться к обстановке. Вообще, оптический спектр, который охватывает самые общие электронные переходы (Molecular electronic transition) и в данном вопросе даёт возможность раскрыть механизм цветного зрения. Больше того, он самый полезный для сбора информации об окружающей среде.

    Развитие трихроматического видения цвета у приматов произошло у предков современных обезьян и людей, которые стали приспособлены к дневной деятельности, и связано с началом употребления фруктов и листьев во время цветения в природе.

    Фиг.1. Структура сетчатки глаза (у приматов) впервые получена в лаборатории доктора Марка в 1966 году и повторно на живых клетках в 2009 году. На фиг.1 получены три вида колбочек S,M,L (синие, зелёные, красные), участвующие в дневном зрении. (Доказан принцип трихроматизма цветного зрения).[19]

    Некоторые существа могут ориентироваться и отличить полезные объекты в ближней ультрафиолетовой области спектра. УФ лучи спектра находится в диапазоне более коротковолновом, чем видимый человеком фиолетовый цвет (см. рис.1). Есть работы, описывающие, что птицы, черепахи, ящерицы, и рыбы могут различать цвета вплоть до ближней ультрафиолетовой области спектра, которые являются невидимыми для человеческого глаза. Пока нет достаточного количества доказательств, показывающих, что млекопитающие способны к ультрафиолетовому зрению.

    Принято считать, что цветовосприятие, простирающееся вплоть до ближней УФ области является особенно важным для адаптации птиц. Это позволяет птицам определять мелкую добычу на больших расстояниях, сопровождать, избегая хищников, и фуража, летая с высокими скоростями на относительно разных высотах. Птицы также используют их широкое видение спектра для распознавания других птиц и при выборе партнера.

    Особенности зрения у мужчин и женщин

    Различия между зрительным аппаратом у полов заключается в следующих особенностях:

    • У женщин наиболее развито боковое (периферическое) зрение: в среднем угол равен 90 градусов, иногда достигая 180, у мужского пола не превышает 45 градусов;
    • Зрение мужчин приспособлено для дали, концентрации на конкретной цели («туннельное» зрение);
    • Выработка тестостерона (мужского полового гормона) влияет на восприятие цветовой гаммы, поэтому мужчины видят цвета с меньшим количеством оттенков;
    • У мужчин утомляемость глаз происходит намного быстрее из-за того, что их глаза приспособлены смотреть вдаль;
    • У женщин содержится большее количество клеток, которые отвечают за восприятие цветовой гаммы;
    • В ночное время суток мужчины также могут разглядеть предметы на более далеком расстоянии, нежели представительницы слабого пола, которые, зато, различают множество деталей вблизи.

    [править] Математика цветного восприятия

    → Линейное уравнение цветного зрения и цветового пространства

    → Математика цветного зрения

    Математический конус — имитация «цветового» конуса внешней доли мембраны колбочки

    У людей воспринимаемый цвет может быть смоделирован как три числа: степень стимуляции каждого из 3-х типов колбочек (то есть клетками, состоящими из трёх колбочек с зонами условного восприятия диапазона основных цветов RGB). Таким образом о человеческом восприятии цвета можно думать как о векторе в 3-мерном Евклидовом пространстве. Мы называем этот вектор

    цвет
    .[20]

    Отклонения цветовосприятия

    Неправильное цветовосприятие чаще встречается у мужчин, чем у женщин. 8% представителей сильного пола страдают дальтонизмом и лишь 0,5% женщин присуще это отклонение. Чаще всего нарушение передается генетически, то есть является наследственным заболеванием.

    Дальтоники путают цвета и имеют определенные ограничения при устройстве на работу. Они могут не распознавать один, два, а иногда и три цвета, поэтому их спектр сильно сужается.

    Плохая контрастность, яркость может быть вызвана такими глазными заболеваниями, как глаукома и катаракта.

    [править] Адаптация к цвету

    Левая половина показывает фотографию от цифровой камеры. Правильная половина — фотография, приспособленная к реальному свету в том же самом месте
    Объект может рассмотреться при различных условиях. Например, это может быть освещено солнечным светом, свет огня, или резким электрическим светом. Во всех этих ситуациях, человеческое зрение чувствует, что объект имеет тот же самый цвет: яблоко всегда кажется красным, рассмотрено ночью или в течение дня. С другой стороны, камера без подстройки к свету может регистрировать яблоко с изменённым цветом. Эту особенность визуальной системы называют цветной адаптацией, или цветопостоянством; когда исправление происходит в камере, это известно как баланс белого цвета.

    Цветная адаптация — один их аспектов зрения, которое может заметить любой — это оптическая иллюзия на основе цвета, по типу той же самой цветной иллюзии en:Same_color_illusion.

    Хотя человеческая визуальная система вообще поддерживает постоянный воспринятый цвет при различном освещении, но есть ситуации, когда относительная яркость двух различных стимулов будет казаться полностью измененной на различных уровнях освещенни. Например, яркие жёлтые лепестки цветов будут казаться тёмными по сравнению с зелёными листьями в тусклом свете, в то время как разница верна в течение дня. Это известно как эффект Пуркинье, и возникает потому, что пиковая чувствительность человеческого глаза перемещается к синему концу спектра в более низких, слабых уровнях освещения[21].

    Как видят цвета мужчины и женщины — результаты исследований

    Многие ученые проводят исследования, которые подтверждают различия между женским и мужским видением цветовой гаммы:

    • Если мужчине и женщине показать апельсин, то мужчине он покажется более красным, трава для представительниц слабого пола выглядит более зеленой, а для противоположного пола она покажется желтее;
    • Исследования доказывают, что мужскому полу труднее различать оттенки цветов;
    • После вспышек света, когда опрашиваемых просили назвать цвет, женщины определяют большее количество оттенков;
    • Мужчины лучше воспринимают движущиеся мелкие детали, а женщины более чувствительны к смене оттенков;

    В целом, как видят цвета мужчины, хорошо иллюстрировано на картинке ниже:

    Ученые объяснили, зачем человеку такое цветовое зрение

    • Самым любимым цветом у обоих полов (в 40% случаев) считается синий;
    • Женщины видят в красном множество оттенков за счет того, что в их ДНК содержится Х-хромосома, которая отвечает за интерпретацию красного цвета;
    • Восприятие цвета также зависит от личностных характеристик человека: например, человек, находящийся в разных ситуациях, эмоциональных состояниях воспринимает один и тот же цвет по-разному;
    • Представительницам слабого пола нравятся яркие тона, а сильной половине человечества – пастельные, спокойные;
    • Лица мужского пола предпочитают выбирать ахроматические оттенки (черный, серый, белый), а женщины – яркие тона;
    • Женщины запоминают в 4 раза больше деталей. Для этого эксперимента людей помещали в одно помещение и давали задание запомнить как можно больше окружающих предметов.

    Нет большого различия в том как видят цвета мужчины и женщины, но женщины различают больше оттенков, на которые мужчины просто не обращают внимание.

    [править] Выводы

    Рис.2. Рисунок Каджала — основа нейроанатомии для позвоночной нервной системы вообще и сетчатки в частности[22] В результате глубоких фундаментальных исследований, на базе полученных данных в области зрительной системы на протяжении многих столетий, особенно начиная с работ по морфологии отдельных нейронов, которые составляют сетчатку и вносят процессы для синаптического взаимодействия в сетевидных слоях. В период 1885—1892 при использовании различных анатомических методов, и главных из них — применения определенной окраски нервных стволов и ячеек в том числе сетчатки глаза. Методы названны в честь известного раннего итальянского neuroanatomist, Камило Голджи (1885). Его открытия были основой для дальнейших исследований. Этот красящий метод использовался наиболее экстенсивно и с экстраординарным успехом великим испанским анатомом Рамоном y Cajal (1892)[23].

    Что на базе достижений Рамона y Cajal (1892) (см. рис.2) удалось продолжить, добавить существенное количество новых типов клеток к оригинальным описаниям. Кроме того, с появлением электронной микроскопии, гистохимической и флюоресцентной наноскопии (immunocytochemical), а также методом электрофизиологической одиночной регистрацией клеток и окрашиванием. Эти методы использованы и направлены на объяснение нервных кругооборотов в сетчатке в процессе, которые были не доступны для наших предшественников! Все описания клеток и кругооборотов, которые сделаны и продолжают развиваться в Лаборатории Р. Е. Марка и др. в настоящее время расширяются и углубляются. В последние годы также используется комбинация этих методов, и всегда с морфологическими данными от Гольджи. Все исследования на живой клетке используют методы Гольджи на современном уровне. Например, флюоресцентная наноскопия (микроскопия с высоким разрешением) позволяет рассмотреть все процессы и структуру клеток и тканей на атомно-молекуляреом уровне, исключая гипотетические, предполагаемые варианты работы зрительной системы при восприятии света и цвета, теории, которые выдвигаются в обход имеющимся достижениям и не согласуются с объективной и субъективной реальностью.

    Цвет и зрение

    На протяжении многих лет в единственной в нашей стране Лаборатории цветового зрения Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожной гигиены под руководством доктора медицинских наук профессора Е. Б. Рабкина разрабатываются проблемы, связанные с особенностями цветоразличительной функции зрительной системы человека.

    Слева — репродукция с картины известного художника Ганса Гольбейна, справа — копия с репродукции этой же картины, выполненная художником, страдающим нарушением цветовосприятия (преимущественно красного цвета).

    На графике показаны кривые зависимости влияния различных характеристик цвета на зрительно-нервный аппарат человека.

    Ученые объяснили, зачем человеку такое цветовое зрение

    Наш корреспондент А. Быков попросил профессора Е. Б. Рабкина познакомить читателей журнала с историей науки о цвете, рассказать о причинах нарушения цветового зрения у человека.

    Вопрос.

    Великий поэт Гёте писал: «Люди в общем очень радуются цветам. Глаз чувствует потребность их видеть… Вспомним о том приятном оживлении, которое мы испытываем, когда в пасмурный день лучи солнца упадут на часть видимого пейзажа и цвета освещенных предметов делаются для нас хорошо видимыми».

    Где и когда возникла наука о цвете?

    Ответ.

    Учение о цвете зародилось в Элладе. Еще Эмпедокл, философ и проповедник V века до нашей эры, высказывал мысли о существовании основных цветов. По его мнению, их было четыре: красный и желтый, белый, черный, что соответствовало «четырем основным элементам», установленным им же: огонь, земля, воздух, вода. Зрение Эмпедокл объяснял так. Он считал, что из глаза «истекают» потоки мелких частиц. Когда они встречаются, возникает зрительное ощущение, в том числе и цветовое.

    В I веке до нашей эры Демокрит предпринял попытку объяснить природу отдельных цветов, используя свою атомную теорию. Он также признавал четыре основных цвета.

    Учению о цвете придавали большое значение и Платон и его ученик Аристотель. А небольшой трактат «О цветах», авторство которого точно не установлено (оно приписывается Аристотелю или его ученику Теофрасту), хотя и не сыграл большой роли в теории цветоощущения, все же содержит ряд интересных и значительных мыслей.

    Гениальный итальянский художник и ученый эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, считавший глаз важнейшим из всех органов чувств, писал: «Глаз есть окно человеческого тела, через которое он глядит на свой путь и наслаждается красотою мира».

    Сегодня исследователями ‘Наиболее принята трехкомпонентная теория, согласно которой в нашей зрительной системе существуют три цветоощущающих аппарата, которые реагируют на различные цвета и дают нам возможность их видеть.

    Впервые основные идеи трехкомпонентной теории цветового зрения были высказаны М. В. Ломоносовым в его знаменитом сочинении «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее: в публичном собрании Императорской Академии наук июля 1 дня 1756 года говоре иное…». Великий русский ученый считал, что причиной света является движение эфира, состоящего из частиц трех видов различных размеров. Частицы эфира могут совмещаться с частицами материи, из которых состоит «дно» глаза, и приводить их в «коловратное» движение. При этом «от первого рода эфира происходит цвет красной, от второго желтой, от третьего голубой. Прочие цвета рождаются от смешения первых».

    К трехкомпонентной теории цветового зрения пришел и Томас Юнг. В 1801 году он писал: «В настоящее время, когда почти невозможно представить себе, что каждая чувствительная точка сетчатки содержит бесчисленное множество составных частиц, способных вибрировать в унисон с каждым возможным световым колебанием, мы приходим с необходимостью к предположению о существовании ограниченного числа рецепторов сетчатки, воспринимающих, например, такие основные цвета, как красный, желтый и синий…». В более поздних работах он остановился на трех «основных» цветах: красном, зеленом и фиолетовом. Опытным путем Юнг обнаружил, что любой видимый в спектре цвет может быть получен смешением не менее трех световых лучей (см. рисунок). Дальнейшее развитие трехкомпонентная теория цветового зрения получила в работах крупнейшего немецкого естествоиспытателя Г. Гельмгольца.

    Таким образом, согласно теории Ломоносова — Юнга — Гельмгольца, существуют три типа цветочувствительных элементов, реагирующих на красный, зеленый и синий (фиолетовый) цвета. Каждый вид этих рецепторов возбуждается преимущественно одним из основных цветов, реагируя частично и на другие. Ощущение «неосновных» цветов возникает при смешении сигналов трех рецепторных систем, а ощущение белого цвета—при равномерном раздражении этих сигналов.

    Вопрос.

    В 1666 году Ньютон, пропуская солнечный луч через трехгранную призму из стекла, впервые наблюдал образование спектральной полосы, состоящей из гаммы определенных цветов. Было установлено, что белый цвет неоднороден, это смесь нескольких цветов. Существует ли четкая классификация цветов?

    Ответ.

    Все множество цветов подразделяется на две группы: ахроматические и хроматические.

    К ахроматическим относятся белый цвет, черный и серый со всеми своими многочисленными оттенками (их более трехсот). Все остальные цвета — хроматические.

    Ахроматические цвета можно представить себе расположенными на прямой, цвет которой постепенно изменяется от белого до черного. Друг от друга они разнятся только по одному признаку — яркости или светлоте.

    Хроматическим цветам присуща уже не одна, а несколько характеристик. Они обладают, кроме светлоты, еще цветовым тоном и насыщенностью. К основным световым тонам относятся семь цветов солнечного спектра. Цветовой тон определяется длиной световой волны. Так, красный цвет — длинноволновой, зеленый — средневолновой, а фиолетовый — коротковолновой. Насыщенность хроматического цвета зависит от степени «разбавления» его белым. (Это свойство можно проследить на примере неравномерно выгоревшей на солнце материи.) Смещение трех основных цветов в различных соотношениях определяет все многообразие оттенков.

    Указав цветовой тон, насыщенность и светлоту, можно математически точно обозначить любой из всего множества окружающих нас цветов.

    Вопрос.

    Известно, что цвет играет большую роль в жизни человека. Движение транспорта регулируется сигналами различных цветов; характер окраски микроорганизмов играет большую роль в диагностировании того или иного заболевания; правильный подбор оттенков имеет первостепенное значение в красильной, ткацкой и полиграфической промышленности… Одним словом, знание цветовых характеристик необходимо для многих отраслей науки и техники. Каковы методы их определения?

    Ответ.

    Цветовые характеристики определяются сложными приборами: колориметрами и спектрофотометрами. Однако более распространенный метод измерения цвета с помощью специальных атласов.

    Атласов цветов много, но наибольшее признание получил атлас с колориметрированными образцами цветов, разработанный в нашей лаборатории. Для измерения цветности в атласе подбирается тождественный цветовой тон, а затем по специальным таблицам находят основные характеристики цвета.

    Пользуясь атласом, измерение цвета необходимо проводить на ахроматическом фоне (серый, черный, белый и все их оттенки). Это позволяет избежать резких контрастов, отражающихся на правильном восприятии цвета. Наблюдать это можно, поместив образцы, к примеру, желтой бумаги на фоны разных хроматических цветов. На красном фоне желтое поле покажется зеленоватым, на зеленом — оранжевым.

    Вопрос.

    Согласно данным исследователей различных стран, в мире сейчас насчитывается более ста миллионов человек, страдающих расстройствами цветового зрения. Когда впервые было обнаружено, что цветовое зрение может быть нарушено?

    Ответ.

    Первым в мире описал странные явления, происходящие с его зрением, английский физик и химик Джон Дальтон. Если он достаточно легко и точно мог различать ахроматические цвета, а также синий, то восприятие красного и в несколько меньшей степени зеленого цветов его очень затрудняло. В 1794 году Дальтон сделал в Манчестере доклад о собственном недостатке цветового зрения — цветовой слепоте. В 1798 году доклад был напечатан и стал одной из основных работ по изучению врожденного цветового расстройства, названного в 1827 году дальтонизмом.

    Нарушение цветового зрения может иметь серьезные последствия. Так, в 1875 году в Лагерлунде (Швеция) произошло крушение поезда, которое повлекло за собой много человеческих жертв. Причина катастрофы казалась необъяснимой. Действительно, как мог машинист повести состав на красный сигнал семафора? Ответил на этот вопрос физиолог, известный шведский ученый Гольмгрен. Показав оставшемуся в живых машинисту мотки цветной шерсти, он установил, что тот страдал расстройством цветового зрения, его глаза не воспринимали различий между красным и зеленым цветами. Это несчастье и послужило поводом к введению обязательной проверки цветового зрения у работников всех видов транспорта.

    Вопрос.

    Каковы способы исследования недостатков цветового зрения?

    Ответ.

    Еще в 1837 году Август Зеебек для изучения особенностей восприятия цвета использовал набор 300 самых разнообразных предметов, различных по цветовому тону и насыщенности. Упоминавшийся ранее набор Гольмгрена состоял только из однородных предметов — 133 мотков цветной шерсти.

    В дальнейшем для определения цветовой слепоты применяли испытательные таблицы, на которых среди пятен одного цвета были помещены пятна другого цвета, образующие для нормально видящего цифру или фигуру. Люди с нарушенным цветовым восприятием не могут отличить цвет фигур или цифр от цвета фона. (Впервые такие таблицы были предложены в 1876 году немецким ученым Штиллингом.)

    В нашей стране, да и за рубежом, широко применяются разработанные нами «Полихроматические таблицы для исследования цветоощущения». Они выдержали уже 9 изданий. Особенность этих таблиц заключается в том, что с их помощью можно не только констатировать наличие цветового расстройства, но и получить также полное представление о его форме и степени, что имеет важное теоретическое и практическое значение. Кстати, эти таблицы хорошо знакомы каждому, кто проходил медицинское освидетельствование для получения водительских прав.

    Помимо таблиц, существуют специальные приборы для исследования цветового зрения — спектральные аномалоскопы. Первый аномалоскоп был создан еще в 1907 году немецким ученым Нагелем.

    В нашей лаборатории разработан спектральный аномалоскоп — АСР, который определяет абсолютные пороги цветочувствительности, устанавливает степень функциональной устойчивости цветового зрения, исследует контрастную чувствительность и цветоразличительную способность человеческого глаза.

    Вопрос.

    Каковы современные представления о типах расстройства цветоощущения и кто наиболее им подвержен?

    Ответ.

    Нарушения цветовосприятия могут быть врожденными и приобретенными. Врожденное расстройство относительно стабильно, оно передается по наследству через поколение (от деда внуку) и касается почти исключительно красного и зеленого цветов. Приобретенное расстройство возникает вследствие заболеваний зрительно-нервного аппарата центральной нервной системы и может касаться всех основных цветов. Так, при отслоении сетчатки преподносит «сюрпризы» синий цвет. К приобретенному расстройству цветоощущения могут привести травмы, опухоли глаза и головного мозга.

    Наиболее редко встречаются случаи полной цветовой слепоты, или монохромазии. Лица, подверженные монохромазии, воспринимают мир как черно-белую фотографию.

    Значительное распространение имеют формы аномальной трихромазии и дихромазии. При аномальной трихромазии понижается восприятие либо преимущественно красного (протаномалия), либо зеленого (дейтераномалия). При дихромазии — частичной цветовой слепоте (в зависимости от восприятия цвета называемой протанопией и дейтеранопией) — расстройства цветового зрения выражены значительно резче.

    Согласно предложенной нами классификации степеней расстройств, протаномалия и дейтераномалия делятся на типы: А — высокая, В — средняя, С — низкая степень аномалии.

    Врожденное расстройство цветовосприятия встречается приблизительно у 8—10% мужчин, у женщин же наблюдается значительно реже — всего около 0,5%.

    В 1931 году на Международном конгрессе офтальмологов немецкий ученый Энгелькинг сделал сенсационное сообщение. Он установил, что явления, аналогичные дальтонизму, наблюдаются у 42 процентов людей в состоянии утомления. Гипотезу Энгелькинга подтвердили и другие ученые. Действительно, при рассмотрении на спектральном аномалоскопе двух образцов различного цвета испытуемый через некоторый промежуток времени перестает различать эти цвета, попросту говоря, они сливаются.

    Нам удалось доказать, что в своих исследованиях Энгелькинг не учел фактора времени. Дело в том, что при длительном наблюдении зрительная система утомляется, и наступает фаза временного неразличения цвета. Этот эффект получил название адиcпаропии, что в переводе означает «неразличение неравенства». Адиспаропия проявляется по-разному. Так, у людей с нормальным зрением она наступает медленнее, чем у людей, страдающих близорукостью. Достаточно точно момент появления адиспаропии можно определить при помощи аномалоскопа. Явление это носит временный характер благодаря колоссальным компенсаторным возможностям нашей зрительной системы.

    Вопрос.

    XX век принято называть веком скоростей. Увеличение быстроты передвижения значительно увеличивает объем зрительной информации и требует улучшения цветовой сигнализации. В связи с этим возникает вопрос: как повысить цветоразличительную функцию зрительного анализатора?

    Ответ.

    Длительные исследования, проведенные в нашей лаборатории, показали, что лучше всего стимулируют цветоразличительную функцию некоторые биологические вещества растительного происхождения. Это женьшень, лимонник китайский и элеутерококк. Эти препараты значительно повышают спектральную и контрастную чувствительность глаза и соответственно улучшают в 2,5—5,5 раза устойчивость восприятия красного и зеленого цветов, что особенно важно для лиц, деятельность которых связана с различием цветовых сигналов.

    Особенно эффективен элеутерококк. Препарат действует в течение 29—33 часов. (Этого времени вполне достаточно, например, для самого длительного воздушного перелета.)

    Аналогичное эффективное воздействие оказывают биологически активные вещества и на людей, страдающих врожденным расстройством цветового зрения.

    По данным различных ученых, около 90 процентов информации человек получает с помощью зрительно-нервного аппарата. Установлено также, что около 80 процентов всех рабочих операций в значительной мере связаны со зрительным контролем. Цветовая среда оказывает и существенное влияние на психофизиологическое состояние человека, его работоспособность. Эксперименты, проведенные в ГДР, показали, что только за счет оптимальной окраски рабочих мест можно увеличить производительность труда более чем на 25 процентов.

    Доказано, что цвета средневолновой зоны спектра (зеленый, желтый и их оттенки), а также белый цвет больше всего стимулируют функциональную способность зрительного анализатора, уменьшая утомление и повышая уровень устойчивости зрения. И наоборот, высокая степень чистоты цвета, то есть большая его насыщенность, особенно для крайних участков спектра, утомляет зрительно-нервный аппарат человека.

    Результаты обширных исследований по изучению воздействий различных характеристик цвета на человека, проведенных в нашей лаборатории за последние годы, легли в основу подготавливаемого в настоящее время к печати проекта Государственного стандарта СССР «Гамма цветов для цветового оформления объектов народного хозяйства». Цель этого стандарта — создание оптимальной цветовой среды на производстве и в быту.

    В ГОСТе на основе научно обоснованных физиолого-гигиенических принципов выделены две основные группы цветов: оптимальная и субоптимальная, а также и третья группа, включающая серию предупреждающих цветов.

    Оптимальные цвета — основные. К ним относятся цвета средневолновой части спектра и группы оттенков, близко к ней расположенных. Оптимальными цветами окрашивается все, что нуждается в цветовом оформлении.

    К субоптимальным цветам отнесены цветовые оттенки той же средневолновой зоны спектра и расположенные за ее пределами. Это предупреждающие цвета. Они применяются главным образом для облегчения распознавания тех объектов, обращение с которыми может привести к травматизму.

    Введение нового ГОСТа обеспечит создание оптимальной цветовой среды, в значительной мере улучшит условия труда.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *