دستکاری چشم انسان برای دیدن رنگ جدید_صبح سریع

در یک مطالعه، دانشمندان روش جدیدی را برای نمایش تصاویر رنگی ابداع کردند تا مرزهای بینایی انسان گسترش دهند.

محققان روشی ابداع کرده‌اند که چشم انسان را «دستکاری» می‌کند تا بتواند رنگ‌های جدیدی را ببیند که فراتر از محدوده بینایی طبیعی انسان قرار دارند.

با این تکنیک، محققان به پنج نفر این امکان را دادند که رنگی تازه به نام «اولو» را مشاهده کنند. شرکت‌کنندگان در این مطالعه توصیف کردند که این رنگ «آبی-سبز با اشباع بی‌سابقه» است. محققان، که برخی از آن‌ها خود در این آزمایش شرکت کرده بودند، این تکنیک و رنگ تازه را در مطالعه‌ای که جمعه، ۱۸ آوریل، در نشریه Science Advances انتشار شد، شرح دادند.

«مقصد نهایی این است که کنترل برنامه‌پذیر بر روی هر فتوگیرنده [سلول‌های حساس به نور] در شبکیه تشکیل شود»، این سخن را جیمز فونگ، نویسنده مهم و دانشجوی دکتری علوم کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیای برکلی به Live Science در ایمیلی او گفت. «اگرچه تا این مدت به آن سطح نرسیده‌ایم، روش ما در این مطالعه مشخص می کند که تعداد بسیاری از اصول کلیدی در عمل امکان پذیر.»

کنترل شبکیه به این سطح دقیق می‌تواند راه حلهای جدیدی برای مطالعه بینایی تشکیل کند، به حرف های محققان. برای مثال، دانشمندان می‌توانند از این سیستم برای همانند‌سازی اثرات بیماری‌های گوناگون چشمی منفعت گیری کنند تا بهتر بفهمند این بیماری‌ها چه مشکلاتی در بینایی تشکیل می‌کنند. به طور تئوری، این تکنیک می‌تواند برای همانند‌سازی بینایی رنگی در افرادی که رنگ‌دانه می باشند، به کار رود و به نوعی جانشین فتوگیرنده‌های از دست رفته یا معیوب آن‌ها شود.

با منفعت گیری از این سیستم برای معارفه داده‌ها و الگوهای بصری تازه به مغز و تحریک شبکیه، به طور تئوری، «امکان پذیر این فرد [رنگ‌دیده] یاد بگیرد که سپس جدیدی از رنگ را ببیند»، فونگ نظر کرد.

چشم انسان سلول‌های حساس به نور دارد که به نام فتوگیرنده شناخته خواهد شد. این سلول‌ها به دو نوع تقسیم خواهد شد: میله‌ها و مخروط‌ها. میله‌ها برای بینایی در شب عمل می‌کنند، چون به سطوح نسبتاً پایین تابش نور، یا فوتون‌ها، جواب خواهند داد.

مخروط‌ها در نور روشن فعال خواهد شد و تخصص دارند در شناسایی طول‌موج‌های خاصی از نور مرئی — به‌اختصاصی قرمز، سبز و آبی. این سه نوع مخروط به ترتیب به نام‌های «L»، «M» و «S» نامگذاری شده‌اند که به طول‌موج‌های بلند، متوسط و مختصر نور مرئی که به آن‌ها حساس می باشند اشاره دارد.

هنگامی مخروط‌ها فعال خواهد شد، بینایی رنگی بستگی به تفسیر مغز از الگوهای تحریک این سه نوع سلول در شبکیه دارد. هر الگو همانند یک کد عمل می‌کند که کدهای گوناگون رنگ‌ها و شدت‌های گوناگون نور را باز می‌کند.

مخروط‌های M زیاد تر به رنگ سبز حساس می باشند، اما در واقع به طیفی از رنگ‌ها جواب خواهند داد که به طور کامل با طول‌موج‌هایی که مخروط‌های L و S به آن‌ها عکس العمل نشان خواهند داد هم‌پوشانی دارد. به این علت، در شرایط طبیعی، نمی‌توانید فقط مخروط‌های M را تحریک کنید بدون این که مخروط‌های L و S هم تحریک شوند. محققان این سوال را نقل کردند که اگر بتوانند این قانون را نقض کنند و فقط مخروط‌های M را تحریک کنند، چه اتفاقی خواهد افتاد؟

رنگ تازه: اولو

تحریک فقط مخروط‌های M، رنگ اولو را نمایان کرد، که نام آن به مختصات یک نقشه سه‌بعدی رنگ‌ها اشاره دارد — «۰، ۱، ۰». «o» نشان‌دهنده صفر است، که به عدم تحریک مخروط‌های L و S اشاره دارد، در حالی که «l» عدد یک است که نشان‌دهنده تحریک کامل مخروط‌های M است. سپس از تحریک اولو به‌طور جداگانه، محققان توانستند این رنگ را در تصاویر و ویدئوهایی که شرکت‌کنندگان مشاهده می‌کردند، ادغام کنند.

یک راه برای فکر اولو این است که نور یک لیزر سبز را در نظر بگیرید و سپس شدت آن را افزایش دهید. در قیاس با اولو، نور لیزر تک رنگ «رنگ‌پریده» به نظر می‌رسید، برخی از شرکت‌کنندگان این‌طور انها گفتند. «برای من زیاد شگفت است که چطور امکان پذیر چیزی با شدت بیشتری وجود داشته باشد که لیزر در قیاس با آن رنگ‌پریده به نظر برسد»، فونگ او گفت.

محدودیت‌ها و چالش‌ها

اگرچه تکنیک Oz می‌تواند مرزهای بینایی انسان را گسترش دهد، اکنون محدودیت‌هایی نیز دارد. به گفتن مثال، شرکت‌کنندگان نمی توانند مستقیماً به نمایش Oz نگاه کنند، چون مخروط‌های واقع در مرکز شبکیه زیاد کوچک می باشند و اشکار کردن نور لیزر دشوار است. به همین علت، افراد در این مطالعه باید از دید محیطی خود برای مشاهده Oz منفعت گیری می‌کردند و به یک نقطه ثابت نگاه می‌کردند.

در نهایت، Oz امکان پذیر بتواند در مرکز شبکیه — جایی که بینایی زیاد دقیق رخ می‌دهد — اعمال شود، اما فونگ او گفت که این کار در عمل چالش بزرگی خواهد می بود.

محدودیت دیگر این است که اکنون، کاربران باید نگاه خود را در یک نقطه ثابت نگه دارند تا از Oz منفعت گیری کنند، چون محققان تنها قسمت کوچکی از شبکیه را که شامل هزاران مخروط است، به‌گفتن یک مفهوم آزمایشی نقشه‌برداری کرده‌اند.

محققان اکنون در حال بازدید این ایده می باشند که از Oz برای مطالعه و درمان کوررنگی منفعت گیری کنند و این چنین توانایی داشتن نوع چهارم سلول مخروطی را تحریک کنند. این ویژگی به طور طبیعی در برخی افراد وجود دارد و تبدیل توانایی نادر به نام تتراکروماتی می‌شود که حساسیت آن‌ها به رنگ‌ها را افزایش می‌دهد.

در خارج از تحقیق علمی، امکان پذیر روزی از Oz برای نمایش‌های رنگی روزمره همانند آن‌هایی که در تلویزیون یا صفحه‌نمایش تلفنها وجود دارد منفعت گیری شود — اما فونگ او گفت که این کاربرد اکنون زیاد دور از انتظار است.

«روش جاری ما به لیزرها و اپتیک‌های زیاد تخصصی بستگی دارد که قطعاً به زودی داخل تلفنهای هوشمند یا تلویزیون‌ها نمی‌شود»، او او گفت. به این علت، برای اکنون، اولو رنگی نادر خواهد می بود که فقط چند نفر آن را مشاهده می‌کنند.