Как мы различаем цвета

Что представляют собой цветоощущения, каковы их нарушения? С древних времен волнуют человечество эти вопросы. И хотя до сих пор наука не может дать на них исчерпывающего ответа, многое уже известно.

В последние годы в этой области физиологии и биофизики сделаны принципиально важные открытия.

Как устроен глаз человека: палочки и колбочки

Глаз… Тонкая, почти прозрачная, розовая пленка выстилает дно глазного бокала, его заднюю стенку. Это сетчатка. По совершенству своей клеточной архитектуры она может сравниться только с мозгом. Да, собственно говоря, это и есть кусочек мозга, помещенный в глаз.

Под световым микроскопом тонкая сетчатка выглядит как слоеный пирог. В ее верхнем слое содержатся палочки с колбочками – светочувствительные клетки. Такое название они носят из-за внешнего сходства с палочками и бутылочками.

• Палочки обладают исключительно высокой светочувствительностью: это аппарат ночного, полуночного зрения, безцветового.
• Колбочки различают цвета, но менее чувствуют свет. Колбочки концентрируются в середине сетчатки, образуя желтое пятно — место наилучшего видения. Их в глазной сетчатке человека около 7 миллионов. Палочек – 125 миллионов, и расположены они по периферии сетчатки.

Ученые о цветоощущении

С подачи М. В. Ломоносова, еще в 1756 году в труде «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющем, июля 1 дня 1756 года говоренном» родилось впервые предположение о так называемой трехкомпонентной природе цветового зрения.

Научная разработка этой гипотезы связана с именами ученых прошлого века — Юнга, Гельмгольца, Максвелла. Существо ее сводится к следующему: нормальное зрение человека обеспечивается одновременной работой трех независимых цветовых приемников, то есть трех видов колбочек, воспринимающих три основных цвета — красный, зеленый и синий.

Нормальное зрение еще называют трихроматическим, трехцветным. Все наши цветовые ощущения происходят при пропорциональном смешивании красного, синего и зеленого цвета, только этих цветовых компонентов.

Существует три внешне схожих вида этих клеток, для распознавания цвета в спектре света и одновременная функциональная активность всех клеток-колбочек обеспечивает нормально восприятие цветовых оттенков.

И все же это было предположение, то есть научная гипотеза и со времени М. В. Ломоносова до нашего времени она и существовала. Чтобы стать теорией, ей не хватало прямых доказательств.

И вот в середине прошлого века, отдельно друг от друга несколькими лабораториями мира были измерены спектры, поглощаемые отдельными клетками-колбочками на сетчатках глаз человека, обезьяны и золотой рыбки. Измерение было осуществлено микроспектрофотометрированием одиночных клеток. Было доказано, что при внешнем сходстве, клетки-колбочки можно разделить на три части — сине-, зелено- и красночувствительные.

Это значит, что в каждой клетке-колбочке имеются свои зрительные пигменты, свои краски — вещества сложной химической природы. Благодаря пигментам, поглощающим преимущественно основные цвета, они и воспринимают их.

А теперь о нарушениях в восприятии цветов

Английский ученый Джон Дальтон был первым, кто подробно описал в научной статье одно из нарушений цветового восприятия, которое имел сам. С тех пор всякую форму нарушения восприятия цветов (цветоощущения) называют дальтонизмом.

В основном более распространена так называемое красно-зеленое расстройство, когда человек неспособен различать красный и зеленый цвет с их оттенками. Но эта группа краснозеленослепых распадается на две: краснослепых (их называют протанопами) и зеленослепых — дейтеранопов. У Дальтона была протанопия: он отождествлял светло-красный цвет с темнозеленым.

Возможна также третья форма цветовой слепоты — тританопия, когда человек не различает цвета сине-фиолетового участка солнечного спектра. Мир красок для него содержит лишь красный и зеленый цвет с оттенками. Известны также промежуточные виды нарушения цветоощущения.

Частичную цветовую слепоту, или дихромазию, когда в сетчатке функционируют два из трех цветовых колбочковых приемников, глазные врачи даже не считают болезнью. Правда, подобный дефект ограничивает возможности человека в выборе профессии (об этом немного ниже).

Другое дело — монохромазия — полная потеря цветового восприятия. Это тяжелый дефект, который, к счастью, очень редок. Мир видится таким больным как одноцветная серая фотография.

Чем же обусловлены различные нарушения цветоощущения?

Дихромазия — красно-зеленая слепота — объясняется специалистами слипанием, совпадением двух цветоощущающих колбочковых аппаратов. При этом красночувствительные колбочки функционируют как зеленочувствительные. У людей, у которых, полная цветовая слепота, в сетчатках работают только палочки, колбочки отсутствуют от рождения или повреждены.

Известны еще так называемые цветоаномалии. Эти расстройства зрения заключаются в следующем: изменяется чувствительность какого-либо одного или нескольких типов колбочек. В сетчатке содержатся все три колбочковых цветоприемника, но цвета внешнего мира они смешивают неправильно.

Расстройства цветоощущения, увы, довольно часты, особенно среди мужчин. По последним сведениям, около одного процента всех мужчин — краснослепые, около двух процентов — зеленослепые. Основные виды нарушения цветоощущения — протанопия и дейтеранопия — передаются по наследству, так как обусловлены генетическими нарушениями.

Вспомним, кстати, что родной брат Дальтона также страдал протанопией. Неспособность воспринимать синий цвет (тританопия) встречается крайне редко, поражая лишь 1 из 20000 человек, причем мужчин не намного чаще, чем женщин.

Врожденную цветовую слепоту долгое время можно и не обнаружить. Дальтон, к примеру, до 26 лет ничего не знал о своем дефекте. Чем это можно объяснить?

Цветослепые замещают в себе неспособность воспринимать цвет способностью хорошего различия цветов по их яркости и насыщенности и к тому же с детства привыкают называть цвета окружающих предметов общепринятыми названиями.

Однако в наш век не знать о цветовой слепоте шофера или машиниста, летчика или моряка слишком опасно. Ведь если, допустим, красный сигнал светофора будет равной яркости с зеленью листвы, то водитель с дефектом зрения не заметит предупреждающего сигнала. В результате на автомагистрали с интенсивным движением транспорта неизбежна аварийная ситуация.

Именно поэтому, прежде чем сдавать экзамены на получение водительских прав, необходимо получить справку от врача о том, что у будущего шофера цветовое зрение в полном порядке.

На современном этапе развития науки появилась возможность объяснить природу нарушения цветовосприятия на клеточном, субклеточном и даже молекулярном уровнях.

Безусловно, результаты исследований дают ключ не только к расшифровке интимных механизмов удивительного явления природы — цветового зрения, но и, быть может, помогут вернуть цветослепым людям все многообразие красок мира.