科學家創造從未見過的超飽和新顏色「olo」,突破正常視覺極限!

人類的眼睛能分辨上百萬種色彩,構成我們繽紛的世界。然而,我們所見的色彩,實際上受限於眼睛感光細胞的物理特性。近期,來自美國加州大學柏克萊分校的科學家們宣布了一項驚人突破:他們利用精密的雷射技術,成功繞過人眼感光的自然限制,讓實驗參與者感知到一種前所未見、飽和度極高的藍綠色調新顏色,並將其命名為「olo」。這項發表於頂尖期刊《科學進展》的研究,挑戰了我們對色彩感知的理解。

超飽和新顏色 olo
圖/science advances

從未見過的超飽和新顏色 olo

要理解 olo 為何特殊,首先需要了解人眼如何看見顏色。我們的視網膜上佈滿了數百萬個感光細胞,其中「錐狀細胞」是辨識色彩的關鍵。一般人擁有三種錐狀細胞,分別對不同波長的光線最為敏感:L 錐體(長波長,主要感受紅光)、M 錐體(中波長,主要感受綠光)和 S 錐體(短波長,主要感受藍光)。當光線進入眼睛,這三種錐體細胞會受到不同程度的刺激,大腦再根據這些訊號的組合,詮釋出我們所感知的各種顏色。

然而,這三種錐體細胞的感光範圍並非截然分開,而是有所重疊。特別是 M 錐體,其敏感的光譜範圍完全被 L 錐體和 S 錐體所覆蓋。

簡而言之,在自然情況下,任何能刺激 M 錐體的光線,幾乎無可避免地也會同時刺激到 L 或 S 錐體。這就限制了我們能感知的色彩範圍,形成所謂的自然人類色域。olo 的獨特之處在於,研究團隊找到了繞過這個限制的方法。

如何讓大腦看見新色?

加州大學柏克萊分校的研究團隊,利用一套名為「Oz」的先進視覺刺激系統,實現了這項突破。這套系統的核心技術結合了適應性光學掃描雷射檢眼鏡和預先進行的感光細胞類型辨識。

首先,研究人員需要精確繪製出受試者視網膜上一小塊區域內數千個錐狀細胞的位置,並標定每一個細胞是 L、M 還是 S 型。接著,在實驗過程中,AOSLO 系統會使用近紅外光持續高速掃描視網膜,即時追蹤因眼球自然顫動,而產生的細微位移。最關鍵的一步是,系統根據追蹤到的位置,以極高精度將微劑量的可見光雷射直接投射到指定的 M 錐體上,同時盡可能避開周圍的 L 和 S 錐體。

Oz 先進視覺刺激系統
圖/science advances

參與實驗的五位受試者回報,當他們的 M 錐體被單獨刺激時,他們看到了一種難以言喻的藍綠色,其飽和度前所未見,遠超自然界中最鮮豔的藍綠色。研究團隊將這個顏色命名為 olo,其靈感來自二進位碼 010,象徵著在 L、M、S 三種錐體中,只有中間的 M 錐體被開啟。

為了驗證這確實是一種新穎的視覺感知,研究人員進行了嚴謹的色彩匹配測試。結果顯示,受試者必須在 olo 中混入大量白光,才能使其看起來與自然光譜中最飽和的藍綠色相匹配,這有力地證明了 olo 確實存在於自然人類色域之外。

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學界觀點與挑戰:是全新顏色還是超飽和綠色?

目前, olo 這種顏色無法透過現有的顯示器或印刷品來重現。目前的色彩顯示技術,無論是 RGB 還是 CMYK,都是基於光譜同色異譜原理,也就是混合不同波長的光,來模擬目標顏色對三種錐體細胞產生的刺激比例。然而, olo 是透過直接控制特定種類感光細胞的活化狀態所產生,這是一種全新的色彩生成方式。

儘管研究成果令人振奮,但學界對於 olo 是否能被定義為一種全新顏色也存在不同看法。英國倫敦城市大學的視覺科學家 John Barbur 接受《衛報》訪問時表示,這更像是一種飽和度極高的綠色,只有在 M 錐體被單獨刺激這種非自然條件下才能產生,他認為其實際價值有限。

然而,柏克萊的研究團隊強調,透過嚴謹的色彩匹配實驗,已證明 olo 的色度座標位於自然人眼可感知的色域範圍之外。無論如何定義, olo 的發現及其背後的「Oz 系統」,無疑代表了人類在理解和操控視覺感知能力上的一大步。這種能夠在單細胞層級進行精準刺激和調控的技術,為未來揭開更多視覺奧秘、甚至改善視覺障礙帶來了無限的想像空間。

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