معلومة

ما الذي يسبب الألوان التي نراها في العيون؟

ما الذي يسبب الألوان التي نراها في العيون؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

بصرف النظر عن علم الوراثة ، ما هي الأسباب البيوكيميائية وراء اختلاف ألوان قزحية العين البشرية؟

أيضًا ، فيما يتعلق ، كيف يتغير لون العين ، خاصة في مرحلة الطفولة؟ (على سبيل المثال: كانت عيناي زرقاء ، لكنهما الآن عسلي مخضر).


يتم تحديد لون عيون الإنسان بواسطة تصبغ الحاضر و تشتت الضوء. يؤثر التباين في لون وكثافة الأصباغ على كيفية امتصاص الضوء وانعكاسه مسبباً ألوان القزحية المختلفة التي نراها. يحتوي Wiki على تغطية شاملة إلى حد ما للموضوع ، لذا سأستخدم بعض أمثلة ويكيبيديا لشرح كيفية تفاعل تصبغ وتشتت الضوء لإعطاء الألوان:

لون العين الزرقاء هو نتيجة الصبغ في التركيز المنخفض وتشتت رايلي (أو تأثير تيندال) لأطوال موجات الضوء القصيرة (الأزرق قصير ، الأحمر طويل).

"لا يوجد تصبغ أزرق سواء في القزحية أو في سائل العين. يظهر التشريح أن ظهارة القزحية الصباغية سوداء بنية بسبب وجود الميلانين. على عكس العيون البنية ، العيون الزرقاء بها تركيزات منخفضة من الميلانين في سدى القزحية ، التي تقع أمام الظهارة المظلمة. تميل الأطوال الموجية الأطول للضوء إلى الامتصاص بواسطة الظهارة السفلية المظلمة ، بينما تنعكس الأطوال الموجية الأقصر وتخضع لتشتت رايلي في الوسط العكر للسدى. وهذا هو نفس الاعتماد على التردد للتشتت هذا يفسر المظهر الأزرق للسماء ، والنتيجة هي اللون البنيوي "أزرق Tyndall" الذي يختلف باختلاف ظروف الإضاءة الخارجية.

اعين بنية هي نتيجة لتركيزات الميلانين العالية التي تمتص المزيد من الضوء ، مما يقلل من كمية الضوء المنعكس.

"في البشر ، تنتج العيون البنية عن تركيز مرتفع نسبيًا من الميلانين في سدى القزحية ، مما يؤدي إلى امتصاص الضوء ذي الأطوال الموجية الأقصر والأطول."

عيون خضراء يبدو أنها في منتصف الأرض بين الأزرق والبني ، ولديها صبغة أكثر من الأزرق ولكن أقل من البني.

"كما في حالة العيون الزرقاء ، لا ينتج لون العيون الخضراء ببساطة عن تصبغ القزحية. بل إن ظهورها ناتج عن مزيج من اللون الكهرماني أو البني الفاتح في السدى ، والذي يعطى عن طريق انخفاض أو تركيز معتدل من الميلانين ، مع درجة اللون الأزرق التي يضفيها تشتت رايلي للضوء المنعكس ".

يمكن قراءة المزيد حول هذا في هاتين الدراستين: الدراسة 1 والدراسة 2

ما هو تأثير Rayleigh scattering / Tyndall ولماذا يتحول لون العيون إلى اللون الأزرق؟

سأشير إلى هذا على أنه تأثير تيندال ولكن في الأدبيات يتم استخدام كل من رايلي وتيندال لأنهما يبدو أنهما متشابهان للغاية على الرغم من أن تيندال يحدث مع جسيمات أكبر بكثير. يحدث تأثير Tyndall بسبب التشتت المتغير للضوء بواسطة الجسيمات اعتمادًا على الطول الموجي للضوء والحجم النسبي للجسيمات. تنتشر الأضواء ذات الطول الموجي الأقصر أكثر من الأضواء الأطول (لذلك يمتص ضوء أحمر أكثر من الأزرق) مما يعني انعكاس المزيد من الضوء الأزرق. عندما يكون هناك المزيد من الميلانين في القزحية ، فإنه يمتص بشكل أفضل الضوء ذي الطول الموجي القصير أكثر مما يحدث عندما يكون هناك القليل من الميلانين ، لذلك يبدو أن الأشخاص الذين يعانون من انخفاض مستويات الميلانين لديهم عيون زرقاء.

"التشابه على هذا الاعتماد على الطول الموجي هو أن الموجات الكهرومغناطيسية طويلة الموجة مثل موجات الراديو قادرة على المرور عبر جدران المباني ، بينما يتم إيقاف الموجات الكهرومغناطيسية قصيرة الموجات مثل موجات الضوء وتعكسها الجدران."

لماذا تتغير ألوان العين؟

مرة أخرى ، تحتوي ويكيبيديا على قسم شامل إلى حد ما حول هذا الأمر وسأقوم بتلخيصه واقتباسه مباشرة. يمكن أن يتغير لون العين لأن الخلايا الصبغية المسؤولة عن الأصباغ يجب أن تنتج الصبغة باستمرار ، ومثل تلك التي تسبب اللون في الشعر ، يمكن أن تصبح أقل إنتاجية (وهذا هو سبب ظهور الشعر الرمادي) وهذا يحدث أكثر مع تقدم العمر. غالبًا ما يكون للرضع عيون زرقاء تتحول إلى اللون الداكن ، تمامًا مثل عينك ، لأن الميلانين يتراكم تدريجيًا - يستغرق الأمر وقتًا كافيًا لتكوين صبغة كافية والسماح للون العين بمطابقة محدداته الجينية:

"معظم الأطفال الذين ينحدرون من أصول أوروبية لديهم عيون فاتحة اللون قبل سن الواحدة. ومع نمو الطفل ، تبدأ الخلايا الصبغية (الخلايا الموجودة في قزحية العين البشرية ، وكذلك الجلد وبصيلات الشعر) ببطء في إنتاج الميلانين. لأن الخلايا الصباغية تنتج الخلايا الصبغة باستمرار ، من الناحية النظرية يمكن تغيير لون العين. تحدث معظم تغيرات العين عندما يبلغ الطفل حوالي عام واحد ، على الرغم من أنه يمكن أن يحدث حتى عمر ثلاث سنوات. مراقبة قزحية الرضيع من الجانب باستخدام الضوء المنقول فقط مع عدم وجود انعكاس من الجزء الخلفي من القزحية ، فمن الممكن اكتشاف وجود أو عدم وجود مستويات منخفضة من الميلانين. من المرجح أن تظل القزحية التي تظهر باللون الأزرق تحت طريقة المراقبة هذه زرقاء مع تقدم عمر الرضيع. قزحية تظهر يحتوي اللون الذهبي على بعض الميلانين حتى في هذه السن المبكرة ومن المحتمل أن يتحول إلى اللون الأخضر أو ​​البني مع تقدم عمر الرضيع.تغيرات (تفتيح أو تعتيم) في ألوان العين أثناء البلوغ والطفولة المبكرة والحمل وأحيانًا بعد الصدمة الخطيرة (مثل heterochromia) يمثل سببًا للحجة المعقولة للقول بأن بعض العيون يمكن أن تتغير أو تتغير بالفعل ، بناءً على التفاعلات الكيميائية والتغيرات الهرمونية داخل الجسم ... يمكن أن يكون لون العين مع مرور الوقت عرضة للتغيير ، وقد يكون أيضًا إزالة صبغة القزحية بشكل كبير محدد وراثيا."

في هذه الدراسة ، كان لدى 10-15 ٪ من الذين تمت دراستهم تغيرات في لون العين بعد مرحلة الطفولة ، لذلك ، على الرغم من أن اللون مستقر بشكل عام في مرحلة الطفولة الماضية ، فليس من غير المألوف أن تتغير العيون ، وهذا على الأرجح بسبب التغيرات في تكوين الميلانين. هذه الدراسة هي مثال على تغير الطحالب في الطيور أيضًا.

ملاحظة جانبية: حيوانات بألوان أخرى

من الشائع أن يكون للحيوانات ألوان أخرى للعين ، على سبيل المثال طائر أسود (توردوس ميرولا) لها عين برتقالية ، والتي تسببها أصباغ كاروتينويد ، بدلاً من الميلانين كما هو الحال في البشر. قد يكون سبب امتلاكهم هذا مؤشرًا على الجودة في المغازلة - يصعب الحصول على الكاروتينات ، وبالتالي فإن الذكور ذوي العيون البرتقالية الزاهية يمكنهم الوصول إلى موارد غذائية جيدة ، وتجد طيور الشحرور الإناث ذلك جذابًا. (هذا القسم كله من ذاكرتي بعد حديث مع مدرس في الدورة الميدانية للطلاب الجامعيين في جزر سيلي).


ما هو طيف الضوء المرئي؟

طيف الضوء المرئي هو جزء من طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي المرئي للعين البشرية. في الأساس ، هذا يعادل الألوان التي يمكن للعين البشرية رؤيتها. يتراوح في الطول الموجي من حوالي 400 نانومتر (4 × 10-7 م ، البنفسجي) إلى 700 نانومتر (7 × 10-7 م ، وهو أحمر). يُعرف أيضًا باسم الطيف الضوئي للضوء أو طيف الضوء الأبيض.


كيف نرى اللون؟

عندما يصطدم الضوء بجسم ما - على سبيل المثال ، موزة - يمتص الجسم بعض الضوء ويعكس باقيه. تعتمد الأطوال الموجية المنعكسة أو الممتصة على خصائص الكائن.

بالنسبة للموز الناضج ، ترتد أطوال موجية من حوالي 570 إلى 580 نانومتر. هذه هي الأطوال الموجية للضوء الأصفر.

عندما تنظر إلى موزة ، تحدد الأطوال الموجية للضوء المنعكس اللون الذي تراه. تنعكس موجات الضوء عن قشر الموز وتضرب شبكية العين الحساسة للضوء في مؤخرة عينك. هذا هو المكان الذي تأتي فيه الأقماع.

المخاريط هي أحد أنواع المستقبلات الضوئية ، وهي الخلايا الدقيقة في شبكية العين التي تستجيب للضوء. يمتلك معظمنا من 6 إلى 7 ملايين مخروط ، وتتركز جميعها تقريبًا في بقعة 0.3 ملم على شبكية العين تسمى النقرة المركزية.

ليست كل هذه الأقماع متشابهة. حوالي 64 بالمائة منهم يستجيبون بشدة للضوء الأحمر ، في حين أن حوالي ثلثهم يستجيبون للضوء الأخضر. 2٪ أخرى تستجيب أقوى للضوء الأزرق.

عندما يضرب ضوء الموز المخاريط ، فإنه يحفزهم بدرجات متفاوتة. تنطلق الإشارة الناتجة على طول العصب البصري إلى القشرة البصرية للدماغ ، والتي تعالج المعلومات وتعود باللون الأصفر.

البشر ، مع أنواع المخاريط الثلاثة لدينا ، أفضل في تمييز اللون من معظم الثدييات ، لكن الكثير من الحيوانات تغلبنا على قسم رؤية الألوان. تمتلك العديد من الطيور والأسماك أربعة أنواع من المخاريط ، مما يمكنها من رؤية الضوء فوق البنفسجي ، أو الضوء بأطوال موجية أقصر مما يمكن للعين البشرية إدراكه.

يمكن لبعض الحشرات أن ترى أيضًا في الأشعة فوق البنفسجية ، مما قد يساعدها على رؤية أنماط على الزهور غير مرئية تمامًا لنا. بالنسبة للنحلة الطنانة ، قد لا تكون تلك الورود حمراء جدًا بعد كل شيء.


محتويات

اكتشف إسحاق نيوتن أن الضوء الأبيض بعد انقسامه إلى الألوان المكونة له عند مروره عبر منشور مشتت يمكن إعادة تجميعه لتكوين ضوء أبيض عن طريق تمريره عبر منشور مختلف.

يتراوح طيف الضوء المرئي من حوالي 380 إلى 740 نانومتر. يمكن العثور على الألوان الطيفية (الألوان التي يتم إنتاجها بواسطة نطاق ضيق من الأطوال الموجية) مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والبنفسجي في هذا النطاق. لا تشير هذه الألوان الطيفية إلى طول موجي واحد ، بل إلى مجموعة من الأطوال الموجية: أحمر ، 625-740 نانومتر برتقالي ، 590-625 نانومتر أصفر ، 565-590 نانومتر أخضر ، 500-565 نانومتر سماوي ، 485-500 نانومتر أزرق ، 450-485 نانومتر بنفسجي ، 380-450 نانومتر.

تسمى الأطوال الموجية الأطول أو الأقصر من هذا النطاق بالأشعة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية ، على التوالي. لا يستطيع البشر رؤية هذه الأطوال الموجية ، لكن الحيوانات الأخرى تستطيع ذلك.

تحرير الكشف عن Hue

تؤدي الاختلافات الكافية في الطول الموجي إلى اختلاف في تدرج اللون المدرك ، ويتراوح الاختلاف الملحوظ في الطول الموجي من حوالي 1 نانومتر في الأطوال الموجية ذات اللون الأزرق والأخضر والأصفر إلى 10 نانومتر وأكثر في الأطوال الموجية الطويلة الحمراء والزرقاء الأقصر. على الرغم من أن العين البشرية يمكن أن تميز ما يصل إلى بضع مئات من درجات الألوان ، عندما تختلط هذه الألوان الطيفية النقية معًا أو تُخفف بالضوء الأبيض ، فإن عدد الألوان التي يمكن تمييزها يمكن أن يكون مرتفعًا جدًا. [ غامض ]

في مستويات الإضاءة المنخفضة للغاية ، تكون الرؤية عابرة: يتم الكشف عن الضوء بواسطة الخلايا العصوية للشبكية. تعتبر القضبان شديدة الحساسية للأطوال الموجية القريبة من 500 نانومتر وتلعب دورًا ضئيلًا ، إن وجد ، في رؤية الألوان. في الضوء الأكثر سطوعًا ، مثل ضوء النهار ، تكون الرؤية ضوئية: يتم الكشف عن الضوء بواسطة الخلايا المخروطية المسؤولة عن رؤية الألوان. المخاريط حساسة لمجموعة من الأطوال الموجية ، ولكنها أكثر حساسية للأطوال الموجية القريبة من 555 نانومتر. بين هذه المناطق ، تلعب الرؤية الوسيطة دورًا ، وتوفر كل من العصي والمخاريط إشارات إلى خلايا العقدة الشبكية. يؤدي التحول في إدراك اللون من الضوء الخافت إلى ضوء النهار إلى ظهور اختلافات تُعرف باسم تأثير بوركينجي.

يتشكل مفهوم "الأبيض" من الطيف الكامل للضوء المرئي ، أو عن طريق مزج ألوان ذات أطوال موجية قليلة في الحيوانات مع أنواع قليلة من مستقبلات الألوان. في البشر ، يمكن إدراك الضوء الأبيض من خلال الجمع بين الأطوال الموجية مثل الأحمر والأخضر والأزرق ، أو مجرد زوج من الألوان التكميلية مثل الأزرق والأصفر. [4]

تحرير الألوان غير الطيفية

هناك مجموعة متنوعة من الألوان بالإضافة إلى الألوان الطيفية وتدرجاتها. تتضمن هذه الألوان درجات الرمادي ، وظلال الألوان التي يتم الحصول عليها عن طريق مزج الألوان الرمادية مع الألوان الطيفية ، والألوان البنفسجي والأحمر ، والألوان المستحيلة ، والألوان المعدنية.

تتضمن ألوان التدرج الرمادي الأبيض والرمادي والأسود. تحتوي القضبان على رودوبسين ، الذي يتفاعل مع شدة الضوء ، مما يوفر تلوينًا بتدرج الرمادي.

تشمل الظلال ألوانًا مثل الوردي أو البني. يتم الحصول على اللون الوردي من خلط الأحمر والأبيض. يمكن الحصول على اللون البني من خلط البرتقالي مع الرمادي أو الأسود. يتم الحصول على البحرية من خلط الأزرق والأسود.

تشمل الألوان البنفسجي والأحمر درجات وظلال من اللون الأرجواني. طيف الضوء عبارة عن خط يكون فيه البنفسج أحد طرفيه والآخر باللون الأحمر ، ومع ذلك نرى درجات اللون الأرجواني التي تربط هذين اللونين.

الألوان المستحيلة هي مجموعة من الاستجابات المخروطية التي لا يمكن إنتاجها بشكل طبيعي. على سبيل المثال ، لا يمكن تنشيط المخاريط المتوسطة تمامًا من تلقاء نفسها إذا كانت كذلك ، فسنرى لونًا "شديد الخضرة".

يبدأ إدراك اللون بخلايا شبكية متخصصة تُعرف بالخلايا المخروطية. تحتوي الخلايا المخروطية على أشكال مختلفة من الأوبسين - بروتين صبغي - له حساسيات طيفية مختلفة. يحتوي البشر على ثلاثة أنواع ، مما يؤدي إلى رؤية ألوان ثلاثية الألوان.

يحتوي كل مخروط فردي على أصباغ تتكون من بروتين أوبسين المرتبط تساهميًا بمجموعة صناعية تمتص الضوء: إما 11-رابطة الدول المستقلة-الهائي أو في حالات نادرة 11-رابطة الدول المستقلة-ديهيدوريتينال. [5]

يتم تصنيف المخاريط بشكل تقليدي وفقًا لترتيب الأطوال الموجية لقمم حساسيتها الطيفية: أنواع مخروطية قصيرة (S) ومتوسطة (M) وطويلة (L). هذه الأنواع الثلاثة لا تتوافق بشكل جيد مع ألوان معينة كما نعرفها. بدلاً من ذلك ، يتم تحقيق إدراك اللون من خلال عملية معقدة تبدأ بالإخراج التفاضلي لهذه الخلايا في شبكية العين والتي تنتهي في القشرة البصرية والمناطق الترابطية في الدماغ.

على سبيل المثال ، في حين تمت الإشارة إلى المخاريط L ببساطة على أنها مستقبلات حمراء ، فقد أظهر القياس الطيفي الدقيق أن ذروة حساسيتها تقع في المنطقة الصفراء المخضرة من الطيف. وبالمثل ، لا تتوافق المخاريط S و M بشكل مباشر مع اللونين الأزرق والأخضر ، على الرغم من وصفها غالبًا على هذا النحو. لذلك ، يعد نموذج ألوان RGB وسيلة ملائمة لتمثيل اللون ولكنه لا يعتمد بشكل مباشر على أنواع الأقماع في العين البشرية.

تختلف استجابة الذروة للخلايا المخروطية البشرية ، حتى بين الأفراد الذين لديهم ما يسمى برؤية الألوان الطبيعية [6] في بعض الأنواع غير البشرية ، يكون هذا الاختلاف متعدد الأشكال أكبر ، وقد يكون قابلاً للتكيف. [ المصطلحات ] [7]

نظريات تحرير

نظريتان متكاملتان لرؤية الألوان هما نظرية ثلاثية الألوان ونظرية عملية الخصم. نظرية ثلاثية الألوان ، أو نظرية يونغ هيلمهولتز ، التي اقترحها توماس يونغ وهيرمان فون هيلمهولتز في القرن التاسع عشر ، تفترض ثلاثة أنواع من المخاريط ذات حساسية تفضيلية للأزرق والأخضر والأحمر ، على التوالي. اقترح إيوالد هيرينغ نظرية عملية الخصم في عام 1872. [8] تنص على أن النظام البصري يفسر اللون بطريقة معادية: الأحمر مقابل الأخضر والأزرق مقابل الأصفر والأسود مقابل الأبيض. يتم قبول كلتا النظريتين بشكل عام على أنهما صالحان ، حيث تصفان المراحل المختلفة في علم وظائف الأعضاء المرئي ، والتي يتم تصورها في الرسم التخطيطي المجاور. [9]: 168 أخضر ← ← أرجواني وأزرق ← ← أصفر حراشف ذات حدود متنافية. وبنفس الطريقة التي لا يمكن أن يوجد بها رقم موجب "سلبي قليلاً" ، لا تستطيع عين واحدة أن ترى اللون الأصفر المزرق أو الأخضر المحمر. على الرغم من أن هاتين النظريتين تعتبران حاليًا من النظريات المقبولة على نطاق واسع ، فقد أدى العمل السابق والحديث إلى نقد نظرية عملية الخصم ، النابعة من عدد مما يتم تقديمه على أنه تناقضات في نظرية عملية الخصم القياسية. على سبيل المثال ، يمكن أن تحدث ظاهرة الصورة اللاحقة للون التكميلي عن طريق إجهاد الخلايا المسؤولة عن إدراك اللون ، من خلال التحديق في لون نابض بالحياة لفترة من الوقت ، ثم النظر إلى سطح أبيض. توضح ظاهرة الألوان التكميلية هذه أن السماوي ، بدلاً من الأخضر ، هو مكمل للأحمر والأرجواني ، بدلاً من الأحمر ، ليكون مكملاً للأخضر ، فضلاً عن إثبات ، نتيجة لذلك ، أن اللون الأخضر المحمر اقترح أن يكون من المستحيل من خلال نظرية عملية الخصم ، في الواقع ، اللون الأصفر. على الرغم من أن هذه الظاهرة يتم تفسيرها بسهولة أكبر من خلال نظرية ثلاثية الألوان ، إلا أن تفسيرات التناقض قد تشمل تعديلات على نظرية عملية الخصم ، مثل إعادة تعريف ألوان الخصم على أنها أحمر مقابل سماوي ، لتعكس هذا التأثير. على الرغم من هذه الانتقادات ، لا تزال كلتا النظريتين قيد الاستخدام. أظهر عرض توضيحي حديث ، باستخدام Color Mondrian ، أنه تمامًا مثل لون السطح الذي يعد جزءًا من مشهد "طبيعي" معقد مستقل عن تكوين الطول الموجي والطاقة للضوء المنعكس منه وحده ولكنه يعتمد على التكوين من الضوء المنعكس من محيطه أيضًا ، وبالتالي فإن الصورة اللاحقة التي يتم إنتاجها من خلال النظر إلى جزء معين من مشهد معقد تكون أيضًا مستقلة عن تكوين طاقة الطول الموجي للضوء المنعكس منه وحده. وهكذا ، في حين أن لون الصورة اللاحقة التي يتم إنتاجها من خلال النظر إلى السطح الأخضر الذي يعكس الضوء "الأخضر" (الموجة الوسطى) أكثر من الضوء "الأحمر" (الموجة الطويلة) هو أرجواني ، كذلك تكون الصورة اللاحقة لنفس الصورة السطح عندما يعكس الضوء "الأحمر" أكثر من الضوء "الأخضر" (عندما لا يزال يُنظر إليه على أنه أخضر). يبدو أن هذا يستبعد تفسير تناقض اللون بناءً على تكيف مخروط الشبكية. [10]

تحرير الخلايا المخروطية في العين البشرية

تحفز مجموعة من الأطوال الموجية للضوء كل نوع من أنواع المستقبلات بدرجات متفاوتة. يجمع الدماغ المعلومات من كل نوع من المستقبلات لإحداث تصورات مختلفة لأطوال موجية مختلفة من الضوء.

نوع المخروط اسم نطاق الطول الموجي الذروة [11] [12]
س β 400-500 نانومتر 420-440 نانومتر
م γ 450-630 نانومتر 534-555 نانومتر
إل ρ 500-700 نانومتر 564-580 نانومتر

المخاريط والقضبان ليست موزعة بالتساوي في العين البشرية. المخاريط لها كثافة عالية عند النقرة وكثافة منخفضة في بقية شبكية العين. [13] وبالتالي يتم أخذ معلومات اللون في الغالب عند النقرة. لدى البشر إدراك ضعيف للألوان في رؤيتهم المحيطية ، وقد يتم ملء الكثير من الألوان التي نراها في محيطنا بما تتوقع أدمغتنا وجوده هناك على أساس السياق والذكريات. ومع ذلك ، فإن دقتنا في إدراك الألوان في الأطراف تزداد مع زيادة حجم التحفيز. [14]

يتم ترميز opsins (photopigments) الموجودة في المخاريط L و M على الترميز المعيب للكروموسوم X لهذه الأشكال مما يؤدي إلى أكثر أشكال عمى الألوان شيوعًا. ال OPN1LW الجين ، الذي يشفر الأوبسين الموجود في المخاريط L ، متعدد الأشكال للغاية وجدت إحدى الدراسات 85 متغيرًا في عينة من 236 رجلاً. [15] قد يكون لدى نسبة صغيرة من النساء نوع إضافي من مستقبلات اللون لأن لديهن أليلات مختلفة لجين L opsin على كل كروموسوم X. يعني تعطيل كروموسوم X أنه بينما يتم التعبير عن opsin واحد فقط في كل خلية مخروطية ، قد يحدث كلا النوعين بشكل عام ، وبالتالي قد تظهر بعض النساء درجة من رؤية الألوان الرباعية اللون. [16] الاختلافات في OPN1MW، الذي يشفر opsin المعبر عنه في M cones ، يبدو نادرًا ، ولا تؤثر المتغيرات الملحوظة على الحساسية الطيفية.

تحرير اللون في الدماغ البشري

تبدأ معالجة اللون في مرحلة مبكرة جدًا في النظام البصري (حتى داخل الشبكية) من خلال آليات معارضة الألوان الأولية. وبالتالي فإن كل من نظرية هيلمهولتز ثلاثية الألوان ونظرية عملية الخصم لهرينغ صحيحة ، لكن ثلاثية الألوان تنشأ على مستوى المستقبلات ، وتنشأ عمليات الخصم على مستوى الخلايا العقدية للشبكية وما بعدها. تشير آليات الخصم في نظرية Hering إلى تأثير اللون المتعارض بين الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر والظلام الفاتح. ومع ذلك ، في النظام البصري ، فإن نشاط أنواع المستقبلات المختلفة هو الذي يتعارض. تعارض بعض خلايا العقدة القزمة في شبكية العين نشاط المخروط L و M ، والذي يتوافق بشكل فضفاض مع الخصم الأحمر والأخضر ، ولكنه في الواقع يمتد على طول محور من الأزرق والأخضر إلى الأرجواني. تعارض الخلايا العقدية الشبكية الصغيرة ثنائية النواة المدخلات من المخاريط S للإدخال من المخاريط L و M. غالبًا ما يُعتقد أن هذا يتوافق مع الخصم الأزرق والأصفر ولكنه في الواقع يمتد على طول محور اللون من الأصفر والأخضر إلى البنفسجي.

ثم يتم إرسال المعلومات المرئية إلى الدماغ من الخلايا العقدية للشبكية عبر العصب البصري إلى chiasma البصري: وهي نقطة يلتقي فيها العصبون البصريان وتتقاطع المعلومات من المجال البصري الصدغي (المقابل) إلى الجانب الآخر من الدماغ. بعد التصالب البصري ، يشار إلى المسالك البصرية بالمسالك البصرية ، والتي تدخل المهاد لتتشابك عند النواة الركبية الجانبية (LGN).

تنقسم النواة الركبية الجانبية إلى صفيحة (مناطق) ، منها ثلاثة أنواع: M-laminae ، وتتكون أساسًا من الخلايا M ، و P-laminae ، وتتكون أساسًا من الخلايا P ، والصفيحة الكونية. تتلقى الخلايا M و P مدخلات متوازنة نسبيًا من كل من المخاريط L و M في معظم أنحاء شبكية العين ، على الرغم من أن هذا لا يبدو كذلك في النقرة ، مع تشابك الخلايا القزمة في الصفيحة P. تستقبل الصفيحة الكونية الخلوية محاور عصبية من الخلايا العقدية الصغيرة ثنائية النواة. [17] [18]

بعد التشابك في LGN ، يستمر الجهاز البصري في العودة إلى القشرة البصرية الأولية (V1) الموجودة في الجزء الخلفي من الدماغ داخل الفص القذالي. يوجد داخل V1 نطاق مميز (تجزيء). يُشار إلى هذا أيضًا باسم "القشرة المخية" ، مع المناطق المرئية القشرية الأخرى التي يشار إليها مجتمعة باسم "القشرة الخارجية". في هذه المرحلة تصبح معالجة الألوان أكثر تعقيدًا.

في V1 ، يبدأ الفصل البسيط ثلاثي الألوان في الانهيار. تستجيب العديد من الخلايا في V1 لبعض أجزاء الطيف بشكل أفضل من غيرها ، ولكن غالبًا ما يختلف "ضبط اللون" هذا اعتمادًا على حالة التكيف للنظام البصري. قد تصبح الخلية التي قد تستجيب بشكل أفضل للضوء طويل الموجة إذا كان الضوء ساطعًا نسبيًا مستجيبة لجميع الأطوال الموجية إذا كان المنبه خافتًا نسبيًا. نظرًا لأن ضبط الألوان لهذه الخلايا غير مستقر ، يعتقد البعض أن مجموعة مختلفة ، صغيرة نسبيًا ، من الخلايا العصبية في V1 هي المسؤولة عن رؤية الألوان. غالبًا ما يكون لهذه "الخلايا الملونة" المتخصصة حقول استقبالية يمكنها حساب نسب المخروط المحلية. تم وصف خلايا "الخصم المزدوج" في البداية في شبكية العين الذهبية بواسطة نايجل داو [19] [20] اقترح ديفيد هـ. هوبل وتورستن ويزل وجودها في الرئيسيات ، وقد تم إثبات ذلك لأول مرة بواسطة سي آر مايكل [21] ثم تم إثباته من خلال بيفيل كونواي. [22] كما أوضحت مارغريت ليفينغستون وديفيد هوبل ، تتجمع خلايا الخصم المزدوجة داخل مناطق موضعية من V1 تسمى النقط ، ويعتقد أنها تأتي في نكهتين ، الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر. [23] تقارن الخلايا ذات اللون الأحمر والأخضر الكميات النسبية للأحمر والأخضر في جزء واحد من المشهد مع كمية الأحمر والأخضر في جزء مجاور من المشهد ، وتستجيب بشكل أفضل لتباين الألوان المحلي (الأحمر بجوار الأخضر). أظهرت دراسات النمذجة أن الخلايا ذات الخصم المزدوج هي مرشحة مثالية للآلية العصبية لثبات اللون التي شرحها إدوين هـ. لاند في نظريته في شبكية العين. [24]

من الكرات الثنائية الكبيرة V1 ، يتم إرسال معلومات الألوان إلى الخلايا في المنطقة المرئية الثانية ، V2. تتجمع الخلايا في V2 التي يتم ضبط لونها بقوة في "خطوط رفيعة" ، مثل النقاط في V1 ، وصمة عار لإنزيم السيتوكروم أوكسيديز (يفصل بين الخطوط الرفيعة خطوط متداخلة وخطوط سميكة ، والتي يبدو أنها مهتمة بالآخرين المعلومات المرئية مثل الحركة والشكل عالي الدقة). ثم تتشابك الخلايا العصبية في V2 مع الخلايا في V4 الممتد. لا تشمل هذه المنطقة V4 فقط ، بل تشمل منطقتين أخريين في القشرة الصدغية الخلفية السفلية ، الأمامية للمنطقة V3 ، والقشرة الصدغية الخلفية الخلفية الخلفية ، و TEO الخلفي. [26] [27] اقترح سمير زكي في البداية أن تكون المنطقة V4 مخصصة حصريًا للون ، [28] وأظهر لاحقًا أنه يمكن تقسيم V4 إلى مناطق فرعية ذات تركيزات عالية جدًا من الخلايا الملونة مفصولة عن بعضها بمناطق ذات أقل تركيز مثل هذه الخلايا على الرغم من أن الخلايا الأخيرة تستجيب بشكل أفضل لبعض الأطوال الموجية أكثر من غيرها ، [29] وهو ما أكدته الدراسات اللاحقة. [26] [30] [31] أدى التواجد في V4 للخلايا الانتقائية للتوجيه إلى الرأي القائل بأن V4 متورط في معالجة كل من اللون والشكل المرتبطين باللون [32] ولكن من الجدير بالذكر أن الخلايا الانتقائية للتوجيه داخل V4 يتم ضبطها على نطاق أوسع من نظيراتها في V1 و V2 و V3. [29] تحدث معالجة اللون في الإصدار 4 الممتد في وحدات ألوان بحجم ملليمتر تسمى globs. [26] [27] هذا هو الجزء من الدماغ الذي تتم فيه معالجة اللون لأول مرة في النطاق الكامل للأشكال الموجودة في فراغ اللون. [33] [26] [27]

أظهرت الدراسات التشريحية أن الخلايا العصبية في V4 الممتد توفر مدخلات إلى الفص الصدغي السفلي. يُعتقد أن قشرة "IT" تدمج معلومات اللون مع الشكل والشكل ، على الرغم من صعوبة تحديد المعايير المناسبة لهذا الادعاء. على الرغم من هذا الغموض ، فقد كان من المفيد توصيف هذا المسار (V1 & gt V2 & gt V4 & gt IT) على أنه التيار البطني أو "ما المسار" ، المميز عن التيار الظهري ("حيث المسار") الذي يُعتقد أنه يحلل الحركة ، من بين ميزات أخرى.

اللون هو سمة من سمات الإدراك البصري من قبل المراقب. هناك علاقة معقدة بين الأطوال الموجية للضوء في الطيف البصري والتجارب البشرية للون. على الرغم من افتراض أن معظم الناس لديهم نفس الخريطة ، فقد أدرك الفيلسوف جون لوك أن البدائل ممكنة ، ووصف إحدى هذه الحالات الافتراضية مع تجربة فكرية "الطيف المقلوب". على سبيل المثال ، قد يشعر الشخص الذي لديه طيف مقلوب باللون الأخضر أثناء رؤية الضوء "الأحمر" (700 نانومتر) ، ويختبر اللون الأحمر أثناء رؤية الضوء "الأخضر" (530 نانومتر). ومع ذلك ، لم يتم إثبات هذا الانقلاب في التجربة أبدًا.

يوفر الحس المواكب (أو الذهن) بعض الأمثلة غير النمطية ولكن المضيئة لتجربة الألوان الذاتية التي يتم تشغيلها من خلال إدخال ليس حتى الضوء ، مثل الأصوات أو الأشكال. تكشف إمكانية الانفصال النظيف بين تجربة اللون عن خصائص العالم أن اللون ظاهرة نفسية ذاتية.

تم العثور على شعب الهيمبا لتصنيف الألوان بشكل مختلف عن معظم الغربيين ويمكنهم بسهولة التمييز بين الظلال القريبة من اللون الأخضر ، والتي بالكاد يمكن تمييزها لمعظم الناس. [34] ابتكر Himba نظام ألوان مختلف تمامًا يقسم الطيف إلى الظلال الداكنة (زوزو في Himba) ، خفيف جدًا (فابا) ، الأزرق والأخضر الزاهي (بورو) والألوان الجافة كتكيف مع أسلوب حياتهم المحدد.

يعتمد إدراك اللون بشكل كبير على السياق الذي يتم فيه تقديم الكائن المدرك.

تعديل التكيف اللوني

في رؤية الألوان ، يشير التكيف اللوني إلى ثبات اللون وقدرة النظام البصري على الحفاظ على مظهر كائن ما تحت نطاق واسع من مصادر الضوء. [35] على سبيل المثال ، ستعكس الصفحة البيضاء تحت الضوء الأزرق أو الوردي أو البنفسجي في الغالب الضوء الأزرق أو الوردي أو الأرجواني للعين ، على التوالي ، فإن الدماغ يعوض تأثير الإضاءة (بناءً على تغير لون الكائنات المحيطة) ومن المرجح أن تفسر الصفحة على أنها بيضاء في ظل الظروف الثلاثة ، وهي ظاهرة تُعرف باسم ثبات اللون.

في علم الألوان ، التكيف اللوني هو تقدير تمثيل كائن ما تحت مصدر ضوء مختلف عن الذي تم تسجيله فيه. التطبيق الشائع هو العثور على ملف تحويل التكيف اللوني (CAT) التي ستجعل تسجيل كائن محايد يبدو محايدًا (توازن اللون) ، مع الحفاظ على الألوان الأخرى أيضًا تبدو واقعية. [36] على سبيل المثال ، يتم استخدام تحويلات التكيف اللوني عند تحويل الصور بين ملفات تعريف ICC بنقاط بيضاء مختلفة. Adobe Photoshop ، على سبيل المثال ، يستخدم Bradford CAT. [37]

تستطيع العديد من الأنواع رؤية الضوء بترددات خارج "الطيف المرئي" للإنسان. يمكن للنحل والعديد من الحشرات الأخرى اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية ، مما يساعدهم على العثور على الرحيق في الأزهار. قد تدين الأنواع النباتية التي تعتمد على التلقيح بواسطة الحشرات بنجاح تكاثر "للألوان" فوق البنفسجية وأنماطها بدلاً من مدى ألوانها التي تظهر للإنسان. يمكن للطيور أيضًا أن ترى في الأشعة فوق البنفسجية (300-400 نانومتر) ، وبعضها لديه علامات مرتبطة بالجنس على ريشها لا يمكن رؤيتها إلا في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. [38] [39] العديد من الحيوانات التي يمكنها الرؤية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، لا تستطيع رؤية الضوء الأحمر أو أي أطوال موجية حمراء أخرى. على سبيل المثال ، ينتهي الطيف المرئي للنحل عند حوالي 590 نانومتر ، قبل أن تبدأ الأطوال الموجية البرتقالية. ومع ذلك ، يمكن للطيور رؤية بعض الأطوال الموجية الحمراء ، وإن لم تكن بعيدة في طيف الضوء مثل البشر. [40] إنها أسطورة مفادها أن السمكة الذهبية الشائعة هي الحيوان الوحيد الذي يمكنه رؤية كل من الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية [41] تمتد رؤيتها للألوان إلى الأشعة فوق البنفسجية ولكن ليس الأشعة تحت الحمراء. [42]

أساس هذا الاختلاف هو عدد أنواع المخروط التي تختلف بين الأنواع. لدى الثدييات بشكل عام رؤية لونية من نوع محدود ، وعادة ما تكون مصابة بعمى الألوان الأحمر والأخضر ، مع وجود نوعين فقط من المخاريط. يرى البشر وبعض الرئيسيات وبعض الجرابيات مجموعة واسعة من الألوان ، ولكن فقط بالمقارنة مع الثدييات الأخرى. تميز معظم أنواع الفقاريات غير الثديية ألوانًا مختلفة على الأقل مثل البشر ، والعديد من أنواع الطيور والأسماك والزواحف والبرمائيات ، وبعض اللافقاريات ، لديها أكثر من ثلاثة أنواع مخروطية وربما تفوق رؤية الألوان على البشر.

في معظم Catarrhini (القرود والقردة في العالم القديم - الرئيسيات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالبشر) ، هناك ثلاثة أنواع من مستقبلات الألوان (المعروفة باسم الخلايا المخروطية) ، مما يؤدي إلى رؤية ألوان ثلاثية الألوان. تُعرف هذه الرئيسيات ، مثل البشر ، باسم ثلاثية الألوان. العديد من الرئيسيات الأخرى (بما في ذلك قرود العالم الجديد) والثدييات الأخرى هي ثنائيات اللون ، وهي حالة رؤية الألوان العامة للثدييات التي تنشط خلال النهار (مثل القطط والأنياب والحافريات). قد يكون لدى الثدييات الليلية رؤية لونية قليلة أو معدومة. تعتبر الثدييات غير الرئيسية ذات الألوان الثلاثية نادرة. [9]: 174-175 [43]

العديد من اللافقاريات لها رؤية ملونة. يتمتع نحل العسل والنحل الطنان برؤية ثلاثية الألوان غير حساسة للأحمر ولكنها حساسة للأشعة فوق البنفسجية. أوسميا روفا، على سبيل المثال ، يمتلكون نظام ألوان ثلاثي الألوان ، يستخدمونه في البحث عن حبوب اللقاح من الزهور. [44] نظرًا لأهمية رؤية الألوان للنحل ، فقد يتوقع المرء أن تعكس حساسيات المستقبلات البيئة البصرية الخاصة بهم ، على سبيل المثال أنواع الزهور التي يزورونها. ومع ذلك ، فإن المجموعات الرئيسية من حشرات غشاء البكارة باستثناء النمل (مثل النحل والدبابير والمناشير) تحتوي في الغالب على ثلاثة أنواع من المستقبلات الضوئية ، مع حساسيات طيفية مماثلة لنحل العسل. [45] بابيليو تمتلك الفراشات ستة أنواع من المستقبلات الضوئية وقد يكون لها رؤية خماسية اللون. [46] تم العثور على أكثر أنظمة رؤية الألوان تعقيدًا في المملكة الحيوانية في Stomatopods (مثل قريدس فرس النبي) التي تحتوي على ما بين 12 و 16 نوعًا من المستقبلات الطيفية التي يُعتقد أنها تعمل كوحدات ثنائية اللون متعددة. [47]

تمتلك الحيوانات الفقارية مثل الأسماك الاستوائية والطيور في بعض الأحيان أنظمة رؤية ألوان أكثر تعقيدًا من البشر ، وبالتالي فإن الألوان الدقيقة العديدة التي تعرضها تعمل عمومًا كإشارات مباشرة للأسماك أو الطيور الأخرى ، وليس للإشارة إلى الثدييات. [48] ​​في رؤية الطيور ، تتحقق رباعي الألوان من خلال ما يصل إلى أربعة أنواع من المخاريط ، اعتمادًا على الأنواع. يحتوي كل مخروط منفرد على واحد من الأنواع الأربعة الرئيسية للصبغ الضوئي المخروطي للفقاريات (LWS / MWS ، RH2 ، SWS2 و SWS1) وله قطرة زيت ملونة في الجزء الداخلي. [٤٥] تعمل قطرات الزيت الملونة الزاهية داخل الأقماع على تغيير أو تضييق الحساسية الطيفية للخلية. قد يكون الحمام خماسي اللون. [49]

تحتوي الزواحف والبرمائيات أيضًا على أربعة أنواع من المخاريط (خمسة في بعض الأحيان) ، وربما ترى على الأقل نفس عدد الألوان التي يشاهدها البشر ، أو ربما أكثر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بعض الأبراص والضفادع الليلية لديها القدرة على رؤية الألوان في الضوء الخافت. [50] [51] على الأقل بعض السلوكيات الموجهة بالألوان في البرمائيات قد ثبت أنها فطرية تمامًا ، حتى في الحيوانات المحرومة بصريًا. [52]

في تطور الثدييات ، فقدت أجزاء من رؤية الألوان ، ثم استعادت بعض الأنواع من الرئيسيات عن طريق الازدواج الجيني. Eutherian mammals other than primates (for example, dogs, mammalian farm animals) generally have less-effective two-receptor (dichromatic) color perception systems, which distinguish blue, green, and yellow—but cannot distinguish oranges and reds. There is some evidence that a few mammals, such as cats, have redeveloped the ability to distinguish longer wavelength colors, in at least a limited way, via one-amino-acid mutations in opsin genes. [53] The adaptation to see reds is particularly important for primate mammals, since it leads to the identification of fruits, and also newly sprouting reddish leaves, which are particularly nutritious.

However, even among primates, full color vision differs between New World and Old World monkeys. Old World primates, including monkeys and all apes, have vision similar to humans. New World monkeys may or may not have color sensitivity at this level: in most species, males are dichromats, and about 60% of females are trichromats, but the owl monkeys are cone monochromats, and both sexes of howler monkeys are trichromats. [54] [55] [56] [57] Visual sensitivity differences between males and females in a single species is due to the gene for yellow-green sensitive opsin protein (which confers ability to differentiate red from green) residing on the X sex chromosome.

Several marsupials, such as the fat-tailed dunnart (Sminthopsis crassicaudata), have trichromatic color vision. [58]

Marine mammals, adapted for low-light vision, have only a single cone type and are thus monochromats. [ بحاجة لمصدر ]

Color perception mechanisms are highly dependent on evolutionary factors, of which the most prominent is thought to be satisfactory recognition of food sources. In herbivorous primates, color perception is essential for finding proper (immature) leaves. In hummingbirds, particular flower types are often recognized by color as well. On the other hand, nocturnal mammals have less-developed color vision since adequate light is needed for cones to function properly. There is evidence that ultraviolet light plays a part in color perception in many branches of the animal kingdom, especially insects. In general, the optical spectrum encompasses the most common electronic transitions in the matter and is therefore the most useful for collecting information about the environment.

The evolution of trichromatic color vision in primates occurred as the ancestors of modern monkeys, apes, and humans switched to diurnal (daytime) activity and began consuming fruits and leaves from flowering plants. [59] Color vision, with UV discrimination, is also present in a number of arthropods—the only terrestrial animals besides the vertebrates to possess this trait. [60]

Some animals can distinguish colors in the ultraviolet spectrum. The UV spectrum falls outside the human visible range, except for some cataract surgery patients. [61] Birds, turtles, lizards, many fish and some rodents have UV receptors in their retinas. [62] These animals can see the UV patterns found on flowers and other wildlife that are otherwise invisible to the human eye.

Ultraviolet vision is an especially important adaptation in birds. It allows birds to spot small prey from a distance, navigate, avoid predators, and forage while flying at high speeds. Birds also utilize their broad spectrum vision to recognize other birds, and in sexual selection. [63] [64]

A "physical color" is a combination of pure spectral colors (in the visible range). In principle there exist infinitely many distinct spectral colors, and so the set of all physical colors may be thought of as an infinite-dimensional vector space (a Hilbert space). This space is typically notated حاللون. More technically, the space of physical colors may be considered to be the topological cone over the simplex whose vertices are the spectral colors, with white at the centroid of the simplex, black at the apex of the cone, and the monochromatic color associated with any given vertex somewhere along the line from that vertex to the apex depending on its brightness.

An element ج من حاللون is a function from the range of visible wavelengths—considered as an interval of real numbers [دبليودقيقة,دبليوالأعلى]—to the real numbers, assigning to each wavelength ث in [دبليودقيقة,دبليوالأعلى] its intensity ج(ث).

A humanly perceived color may be modeled as three numbers: the extents to which each of the 3 types of cones is stimulated. Thus a humanly perceived color may be thought of as a point in 3-dimensional Euclidean space. We call this space ص 3 اللون.

Since each wavelength ث stimulates each of the 3 types of cone cells to a known extent, these extents may be represented by 3 functions س(ث), م(ث), ل(ث) corresponding to the response of the س, م، و إل cone cells, respectively.

Finally, since a beam of light can be composed of many different wavelengths, to determine the extent to which a physical color ج في حاللون stimulates each cone cell, we must calculate the integral (with respect to ث), over the interval [دبليودقيقة,دبليوالأعلى], of ج(ثس(ث), of ج(ثم(ث), and of ج(ثل(ث). The triple of resulting numbers associates with each physical color ج (which is an element in حاللون) a particular perceived color (which is a single point in ص 3 اللون). This association is easily seen to be linear. It may also easily be seen that many different elements in the "physical" space حاللون can all result in the same single perceived color in ص 3 اللون, so a perceived color is not unique to one physical color.

Thus human color perception is determined by a specific, non-unique linear mapping from the infinite-dimensional Hilbert space حاللون to the 3-dimensional Euclidean space ص 3 اللون.

Technically, the image of the (mathematical) cone over the simplex whose vertices are the spectral colors, by this linear mapping, is also a (mathematical) cone in ص 3 اللون. Moving directly away from the vertex of this cone represents maintaining the same chromaticity while increasing its intensity. Taking a cross-section of this cone yields a 2D chromaticity space. Both the 3D cone and its projection or cross-section are convex sets that is, any mixture of spectral colors is also a color.

In practice, it would be quite difficult to physiologically measure an individual's three cone responses to various physical color stimuli. Instead, a psychophysical approach is taken. [65] Three specific benchmark test lights are typically used let us call them س, م، و إل. To calibrate human perceptual space, scientists allowed human subjects to try to match any physical color by turning dials to create specific combinations of intensities (أناس, أنام, أناإل) for the س, م، و إل lights, resp., until a match was found. This needed only to be done for physical colors that are spectral, since a linear combination of spectral colors will be matched by the same linear combination of their (أناس, أنام, أناإل) matches. Note that in practice, often at least one of س, م, إل would have to be added with some intensity to the physical test color, and that combination matched by a linear combination of the remaining 2 lights. Across different individuals (without color blindness), the matchings turned out to be nearly identical.

By considering all the resulting combinations of intensities (أناس, أنام, أناإل) as a subset of 3-space, a model for human perceptual color space is formed. (Note that when one of س, م, إل had to be added to the test color, its intensity was counted as negative.) Again, this turns out to be a (mathematical) cone, not a quadric, but rather all rays through the origin in 3-space passing through a certain convex set. Again, this cone has the property that moving directly away from the origin corresponds to increasing the intensity of the س, م, إل lights proportionately. Again, a cross-section of this cone is a planar shape that is (by definition) the space of "chromaticities" (informally: distinct colors) one particular such cross-section, corresponding to constant X+ص+ض of the CIE 1931 color space, gives the CIE chromaticity diagram.

This system implies that for any hue or non-spectral color not on the boundary of the chromaticity diagram, there are infinitely many distinct physical spectra that are all perceived as that hue or color. So, in general, there is no such thing as ال combination of spectral colors that we perceive as (say) a specific version of tan instead, there are infinitely many possibilities that produce that exact color. The boundary colors that are pure spectral colors can be perceived only in response to light that is purely at the associated wavelength, while the boundary colors on the "line of purples" can each only be generated by a specific ratio of the pure violet and the pure red at the ends of the visible spectral colors.

The CIE chromaticity diagram is horseshoe-shaped, with its curved edge corresponding to all spectral colors (the spectral locus), and the remaining straight edge corresponding to the most saturated purples, mixtures of red and violet.


Parts of the Eye

The eyes sit in a group of bones that make up the eye socket, and muscles attach to our eyes here. These muscles attach to the sclera of our eyes, the outer layer, and this helps keep our eyes in place. The cornea, pupil, lens, and retina are some of the most well-known parts of the human eye. The clear part of the front of your eye is your cornea, and this is the part that initially focuses light coming into the eye. The amount of light that is let in is controlled by the pupil, like the shutter of a camera. The pupil changes size depending on how bright the light is around you if you pay attention, you will notice that your pupils are much smaller when you are in bright light. Surrounding your pupil is the colored part of your eye, which is your iris. The lens focuses the light that comes in onto the retina the retina is in the back of the eye so it can more easily send information to the brain.


How Scientists Study Color Vision in Different Organisms

Humans’ perception of color has shaped how scientists have studied color vision, leading to some misconceptions concerning why and how color vision evolved (Endler 1990 Bennett et al. 1994). The differences between the color vision of humans and the animals that the color patterns are directed toward could mean the difference between assuming an animal that is “brightly” colored is conspicuous, possibly attempting to attract a mate, and that the colors function as camouflage (Marshall 2000). Information gleaned from genetic studies is helping us rethink other assumptions about how animals perceive color. In the past, much of the psychological literature attributed differences between how women and men process color information to environmental factors for instance, young girls’ ability to identify primary colors by name better than young boys was explained by their greater verbal ability and interest in colors. But recent opsin gene analyses show that many females possess more than three photoreceptor pigments, indicating that there may be a genetic explanation for gender-based color perception differences (Jameson et al. 2001, See Fig. 1b) As new techniques and methods of examining colors and color vision are developed that do not rely on human color vision, we learn more about the diversity of colors and color vision across animals. Indeed, we have used these methods to learn more about color vision within humans as well (see above).

The measurement of colors independently of human vision has recently become practical with the use of spectoradiometers. While these devices can make measurements of the physical properties of colors, even the way in which the data is scored can introduce human bias if the measurements are then converted into color codes based on human perception. Scores that are independent of our perception of colors have been developed (see Endler 1990) and make it possible to examine the ability of animals with color vision perception very different from ours. But how do scientists determine the differences between spectra other animals can perceive? Behavioral studies, one of the most reliable methods scientists use to determine what colors an animal can see, do not require complex molecular techniques or sophisticated machines. In the early 1900s, Karl von Frisch, an Austrian naturalist and winner of the Nobel Prize, questioned the commonly held assumption that fish were color-blind. One of his main opponents was Karl von Hess, the director of Munich Eye Clinic, who primarily disagreed with von Frisch’s reasoning that natural selection would act on the senses of animals. Von Frish was able to demonstrate that fish could indeed perceive colors by training minnows to respond to colored objects. Today, scientists still use behavioral color discrimination experiments to determine what colors animals can see. To study the color vision of nocturnal geckos, for instance, researchers trained the geckos to choose between two cues, blue and grey stimuli, rewarding them with untreated “tasty” crickets or negatively reinforcing choices with treated “untasty” crickets (Roth and Kelber 2004).

Not all organisms lend themselves to behavioral studies. Another method to examine the potential for color vision employs molecular genetic analyses to determine what opsin genes an organism possesses. Genes that code for the different retinal photopigments sensitive to particular wavelengths of light can be detected with DNA sequencing. Therefore, it is possible to determine with a small piece of tissue if an animal possesses the genes necessary to make the photopigments to detect different colors. This method helps us learn about animals difficult to study in the wild, like the endangered aye-aye. Researchers who were able to obtain DNA samples of eight aye-ayes available at a few international research institutions gained a better understanding of how this nocturnal primate retained some color vision (Perry et al. 2007).

It is important to note, however, that having a gene for a particular protein does not necessarily mean that the information in that gene is used to actually make that protein. In other words, not all genes that an organism has are expressed all the time, or in some cases ever. Some genes are only expressed during development, and others are not expressed unless there is another gene or a particular environment present. Therefore, a third method to determine color perception of an animal involves postmortem analyses to see if the photopigments necessary to detect certain colors are present in their retinas. This may seem like the ultimate method to answer the question “what colors do animals see?” but it is not. While the number and spectral sensitivities of the photopigments usually give scientists a pretty good idea of what colors an animal can detect, behavioral experiments have shown that this is not always the case. The butterfly Vanessa atalanta has three photopigments but was unable to discriminate colors in the long wavelength range, while Heliconius erato, a butterfly that also has three photopigments, was able to discriminate colors in the long wavelength range (Zaccardi et al. 2006). In the case of these butterflies, the answer to this discrepancy appears to be molecules other than opsins found in the retina cells that can filter light and modify spectral sensitivity. However, it is also possible that the neurological processing of the information provided by the eyes may differ across organisms. Indeed, one study shows that the mammalian brain is flexible enough to readily make use of information from opsin proteins (Jacobs et al. 2007). Jacobs and his research colleagues genetically engineered mice to have an additional, slightly different long-wavelength-sensitive (L) pigment through behavioral tests, they discovered the mice could immediately distinguish a broader spectrum of colors. Therefore, it is important to remember that evidence for color vision is likely best derived from a combination of studies, including molecular, physiological, and behavioral.

Finally, our understanding of the evolution of color vision has benefited greatly from the use of comparative phylogenetic studies. These studies can use the evolutionary relationships among different organisms (represented in phylogenetic trees) to examine the evolution of color vision in relation to the context in which it may have evolved. Even though it is possible to determine how color vision benefits an organism in the present, current function does not necessarily tell us when or in what context color vision initially evolved (Gould and Vrba 1982 Greene 1986 Baum and Larson 1991). Determining the performance advantage that initially selected for color vision requires evidence of phylogenetic congruence between the origin of color vision and the performance advantage (Greene 1986). So, for example, a comparative phylogenetic study was used to determine if primates evolved trichromatic color vision as a means of finding red fruits among the green foliage or to find high-quality mates (see Fig. 3).


Why do we see colors with our eyes closed?

As you settle into bed at night, close your eyes and begin to doze off, you may notice the colorful light show happening inside your eyelids. When you rub the sleep from your weary eyes, the lights suddenly intensify and bursts of bright colors appear all across your field of vision. A few seconds later, the colors settle down again. While you might appreciate the bedtime entertainment, in the back of your drowsy mind you’ve probably wondered what the heck you’re even seeing.

These strange blobs you see have a name they’re called “phosphenes,” and researchers believe that actual light may play a role. But not ordinary light — this light comes from inside your eyes. In the same way that fireflies and deep-sea creatures can glow, cells within our eyes emit biophotons, or biologically produced light particles.

“We see biophotonic light inside our eyes in the same way we see photons from external light,” said István Bókkon, a Hungarian neuroscientist who works at the Vision Research Institute in Lowell, Massachusetts.

Biophotons exist in your eyes because your atoms constantly emit and absorb tiny particles of light, or photons. This photon exchange is just a part of normal cellular function. Your eyes can’t tell the difference between photons from outside light and the biophotons emitted by your own atoms. Either way, your optic nerve simply relays these light signals to the brain, which must then decide if it accurately represents the real world around you, or if it’s just a phosphene.

Our eyes actually produce far more biophotons than we end up seeing as phosphenes. “When you rub your eyes, this generates biophotons in many parts of the eyes,” explained Bókkon. “But they are mostly absorbed locally.” Almost all of the biophotons you see are the ones both emitted and absorbed by atoms in the retina — the part of your eye responsible for detecting light.

Inside the retina, millions of tiny cells called rods and cones collect light and convert it into electrical signals. These signals travel through the optic nerve to a part of the brain called the visual cortex. Here, the brain reconstructs an image using the information received from the eyes. When a reconstructed image looks like nonsense, the brain is quick to label the image as unreal, or a phosphene.

But that information doesn’t always come from your retinas. According to Bókkon, phosphenes can originate in various other parts of the visual system, too. Research has shown that direct electric and magnetic stimulation of the brain can trigger phosphenes, and Bókkon hopes to soon be able to prove that biophotons are responsible for these phosphenes as well.

Depending on where a phosphene originates, it can take on a variety of shapes, patterns and colors. Different atoms and molecules emit photons of different wavelengths, which is why we see different colors. A phosphene with an orderly geometric pattern like a checkerboard may have originated in a section of the retina where millions of light-collecting cells are arranged in a similarly organized pattern. Researchers have also found that different areas of the brain’s visual cortex create certain specific shapes of phosphenes.

In the 1950s, the German researcher Max Knoll at the Technische Universität in Munich came up with a classification scheme for phosphene shapes. He studied phosphenes in over a thousand volunteers and came up with 15 categories, including triangles, stars, spirals, spots and amorphous blobs. He discovered that by prodding different areas of the visual cortex with an electrode device, he was consistently able to induce the same kinds of phosphenes.

In the lab, scientists generally use electric probes and fancy magnetic machines to make people see phosphenes. But the phosphenes we mostly see every day are not related to any type of electromagnetic stimulation. Instead, most phosphenes occur spontaneously when the atoms in our eyes exchange their biophotons. You can also trigger phosphenes yourself by applying pressure to your eyes — but be careful trying this at home!

The most common non-spontaneous phosphenes are pressure phosphenes, like the ones you see when you rub your eyes. According to Bókkon, any type of pressure on the eyes can cause them to emit an “excess of biophotons” that create intense visuals. Sneezing really hard, getting whacked in the head, and standing up too fast (causing a drop in blood pressure) are also ways to trigger pressure phosphenes.

The only people who never see phosphenes are people who have been blind since birth. But people who lose their vision due to illnesses or injuries usually don’t lose all visual functions. Because phosphenes can originate in different parts of the visual system, “theoretically, all blind people who could previously see can retain the ability to see phosphenes,” explained Bókkon.

Researchers have also been studying ways to trigger phosphenes in blind patients to try and figure out a way to potentially restore their vision. If scientists can use technology to make the blind see phosphenes, perhaps they can use similar technology make them see real images.

So next time you crawl into bed, close your eyes and admire the phosphenes. Now that you can appreciate the visual effects in a whole new way, you can just lay back and enjoy the show.


إظهار / إخفاء الكلمات المراد معرفتها

Cornea: is the clear outer surface of the eye the covers the iris, pupil, and the outer chamber of the eye. أكثر

Epithelium: the layer of cells found lining the surface of most surfaces of the body. Epithelium is one of four types of tissues found in human body. The other tissues are connective, muscle, and nervous tissue. أكثر

Fovea: the part of the eye that provides sharp images used for activities like reading, riding a bicycle, and driving. It is located at the back of the eye and has the highest density of cones. أكثر

Iris: in the anatomy of an eye, the iris controls the size of the opening of the pupil. This in turn controls the amount of light that can enter the eye. أكثر

Mitochondria: are the cell’s powerhouse. It packages the energy from food into energy the cell can use to do work. أكثر

Nucleus: where DNA stays in the cell, plural is nuclei.

Photoreceptor: the special type of cell in your eye that picks up photons and then signals the brain. They are located in the retina (a layer at the back of the eye). There are two types, rods and cones.

Pupil: is the hole that allow light to enter the eye. In humans it is round, but other animals like cats and goats the pupil is shaped more like a slit. أكثر

تجديد: to make something new that was old, damaged, or used. أكثر


أعراض

A person could have poor color vision and not know it. Quite often, people with red-green deficiency aren't aware of their problem because they've learned to see the "right" color. For example, tree leaves are green, so they call the color they see green. Also, parents may not suspect their children have the condition until a situation causes confusion or misunderstanding. Early detection of color deficiency is vital since many learning materials rely heavily on color perception or color-coding. That is one reason the AOA recommends that all children have a comprehensive optometric examination before they begin school.


Flashy Feathers

If you look at a perched male hummingbird, he might sport a loud patch of red. But if you move your head to the side, suddenly that bird may look purple, or black, or any number of colors depending on his species. What's going on?

This fiery-throated hummingbird in Costa Rica sports brilliant iridescent feathers all over his throat and chest. انقر للحصول على مزيد من التفاصيل.

Many birds have colorful feathers because of the pigments contained inside. These are similar to the dyes that give your clothing color. However, you probably don't own any clothes that change color depending on how you look at them, and there's a good reason for that.

Feathers that change colors (called iridescent feathers) look that way because of what scientists call "structural coloration." This means that it is the structure of the feather itself and how it affects sunlight that causes it to look a particular way.

Sunlight is made of many wavelengths of light, which are responsible for all the colors we see. Feathers with structural color reflect, scatter, or absorb different wavelengths in different ways, resulting in changing color.

Additional images via Wikimedia Commons. Hummingbird feather by Brocken Inaglory.


شاهد الفيديو: Boer wat zeg je van mijn kippen. Kinderliedjes van vroeger (يونيو 2022).