Spalvų jutimo fiziologija dar nevisiškai išnagrinėta.
Spalvų suvokimo mechanizmas
Mūsų regėjimo sistema yra sudėtinga, tačiau dažnai ją sugadiname labai paprastais dalykais - per mažai mirksėdami į ekraną, netinkama apšvieta, nuolatiniu darbu iš arti. Regėjimo sistema kas sekundę apdoroja didžiulius informacijos kiekius - skaičiuojama, kad informacija iš akių smegenyse apdorojama maždaug tūkstančių bitų per sekundę greičiu. Kasdienybėje mes į tai žiūrime kaip į savaime suprantamą dalyką: atsikeli - matai, eini - matai, skaitai - matai.
Fiziškai viskas prasideda nuo šviesos kvanto (fotono). Šviesa atsispindi nuo daiktų paviršių ir patenka į mūsų akis. Žmogaus akį dažnai lygina su fotoaparatu. Ragena - skaidrus akies priekinis sluoksnis, stipriai laužiantis šviesą. Vyzdys - tarsi automatiniai vartai, reguliuojantys, kiek šviesos pateks į akį. Jis siaurėja ryškioje šviesoje ir plečiasi tamsoje. Lęšiukas - skaidrus „objektyvas“ akies viduje, keičia savo gaubtumą ir taip fokusuojasi į artimus ar tolimus objektus (akomodacija). Stiklakūnis - skaidri želė primenanti masė, užpildanti akies vidų ir padedanti išlaikyti formą. Šviesos spinduliai, atsispindėję nuo žiūrimo objekto, pereina per visas šias terpes, laužiami, ir susikerta tinklainėje, sudarydami tikrą, bet sumažintą ir apverstą objekto atvaizdą.
Tinklainę sudaro keli sluoksniai ląstelių. Stiebeliai - atsakingi už regėjimą prietemoje (skotopinę regą) ir šviesos bei judesio jutimą. Jie yra labai jautrūs šviesai, bet neskiria spalvų. Kūgeliai - veikia šviesioje aplinkoje (fotopinę regą), užtikrina didelį regėjimo aštrumą ir spalvų matymą.
Viena akis turi 6-7 milijonus fotorecepcinių ląstelių - kūgelių, kurių kiekvienas turi vieną iš trijų šviesai jautrių baltymų, vadinamų opsinais. Paveikus šviesai, opsinai pakeičia formą, sukelia grandininę reakciją, kurios metu atsiradę elektriniai signalai reikiamą žinutę perduoda smegenims. Daugiau kaip pusė akyje esančių kūgelių reaguoja į raudoną šviesą. Apie trečdalis - į žalią. Ir vos du procentai kūgelių reaguoja į mėlyną šviesą. Todėl mūsų regėjimas daugiausia remiasi geltonos ir žalios spalvų spektro dalies suvokimu.
Mūsų spalvų regėjimas grindžiamas trichromatiniu principu: smegenys lygina trijų tipų kūgelių atsakus ir iš šių santykių „sukuriamas“ spalvų pojūtis. Jeigu visi komponentai dirginami vienodai, žmogus mato baltą spalvą, jei jie visai nedirginami - juodą spalvą.
Spalvos toną, kuris priklauso nuo šviesos bangos ilgio, mes skiriame dėl to, kad ilgojo bangų spinduliai sukelia raudonos spalvos pojūtį, o trumpųjų - violetinės. Taigi spalvos tono pojūtis priklauso nuo šviesos bangos ilgio.
Spalvos sodotumą (niuansą) mes suvokiame pagal baltos spalvos kiekį spalvoje. Kuo daugiau baltos spalvos, tuo pagrindinė spalva mažiau soti.
Kiekviena spektro spalva turi papildomą spalvą, su kuria ją sumaišius gaunama achromatinė spalva - balta ar pilka. Maišant spalvas kitomis kombinacijomis, gaunama tarpinio tono spalva. Visą atspalvių įvairovę galima gauti sumaišius tris pagrindines spalvas: raudoną, žalią ir violetinę.
Mokslininkai Hewittas Crane'as ir Thomas Piantanida sukūrė paveikslėlius, kuriuose raudonos ir žalios juostelės (kitame paveikslėlyje - geltonos ir mėlynos) buvo nupieštos viena šalia kitos. Šiuos paveikslėlius mokslininkai rodė savanoriams. Savanoriai teigė, kad žiūrint į šiuos paveikslėlius riba tarp juostelių pranykdavo ir atrodė, kad spalvos susilieja viena su kita. Anot savanorių, jie pamatė tokias spalvas, kurių anksčiau niekada neregėjo. Tai akies sugebėjimas justi įvairias spalvas.
Mokslininkai įrodė, kad įmanoma pamatyti tas spalvas, kurių žmogaus akis negali atskirti. Pabandykite įsivaizduoti raudonai žalią spalvą - ne rudą, kurią gautume šias dvi spalvas sumaišę, bet tokią spalvą, kuri būtų ir kažkiek raudona, ir kažkiek žalia. Arba kaip atrodytų geltonai mėlyna spalva - ne žalia, bet tokia, kuri yra ir geltona, ir mėlyna? Sunku tokias spalvas įsivaizduoti, nes raudonai žalia ir geltonai mėlyna vadinamos „uždraustomis spalvomis“. Šių spalvų šviesos bangų dažniai automatiškai panaikina vienas kitą žmogaus akyje, todėl tampa neįmanoma jų pamatyti vienu metu. Tinklainėje esantys tam tikri neuronai stimuliuojami raudonos spalvos. Tas aktyvumas tinklainėje leidžia mūsų smegenims suprasti, kad matome raudoną spalvą. Žalia spalva tuos pačius neuronus užslopina, todėl aktyvumo sumažėjimas smegenims signalizuoja, kad žiūrime į žalią spalvą. Geltona spalva aktyvuoja kitą neuronų rinkinį, kuriuos užslopina mėlyni atspalviai. Dėl šios priežasties mums niekada nepavyksta vienu metu pamatyti raudonai žalios arba geltonai mėlynos spalvos.
Taip pat yra ir kitokių spalvų jutimo teorijų, tačiau nė viena jų nepaaiškina, kaip matome spalvas.
Nors gyvūnų spalvinė rega kitokia, daugelis spalvas skiria. Štai šunų tinklainėje yra dviejų rūšių kūgeliai. Vieni reaguoja į mėlyną, kiti - į atspalvį tarp raudonos ir žalios.
Spalvų jutimo sutrikimai
Spalvų jutimo patologija gali būti įgimta ir vadinama daltonizmu (anglų chemiko J. Daltono, turėjusio spalvų jutimo defektą ir jį aprašiusio 1798 m., vardu). Įgimtas aklumas spalvoms yra paveldimas recesyviškai. Spalvų jutimas gali būti anomalinis (anomalinė trichromazija) arba žmogus gali nejusti vienos iš trijų spalvų (dichromazija).
Rodnis turi spalvinės regos ydą, kitaip vadinamą daltonizmu. Jis paveldėjo defektą, dėl kurio tinklainėje - šviesai jautriame vidiniame akies obuolio dangale - įvyksta tam tikri pakitimai. Mūsų akies tinklainėje paprastai būna trijų rūšių kūgio formos ląstelių, jautrių spalvoms. Atitinkamos rūšies ląstelės reaguoja į pagrindinių spalvų - mėlynos, žalios arba raudonos - šviesos bangas, kurios skirtingo ilgio. Kai šviesos bangos ląsteles sudirgina, šios perduoda signalą į smegenis ir žmogus mato spalvas. Tačiau esant spalvinės regos ydai, akių kūgelių jautrumas vienai ar daugiau spalvų yra susilpnėjęs arba jie reaguoja į kito ilgio bangas. Tuomet spalva suvokiama iškreiptai. Daugeliui sunku skirti geltoną, žalią, oranžinę, raudoną ir rudą. Dėl to jiems nelengva pastebėti žalius pelėsius ant rudos duonos ar geltono sūrio, mėlynakį blondiną atskirti nuo žaliaakio raudonplaukio. Jeigu raudonai spalvai jautrūs kūgeliai labai silpni, raudona rožė atrodo tarsi juoda. Spalvinės regos yda paprastai paveldima ir ją turintys vaikai dažniausiai nesąmoningai išmoksta šį trūkumą kompensuoti. Pavyzdžiui, net jeigu neskiria tam tikrų spalvų, galbūt suvokia, kad įvairūs daiktai nevienodo ryškumo ir tas savybes susieja su spalvų pavadinimais. Taip pat gali išmokti daiktus atpažinti ne pagal spalvą, o pagal raštą ar faktūrą. Kadangi mokyklose, ypač pradinėse klasėse, naudojamos mokymo priemonės, kur užduotims atlikti reikia pažinti spalvas, tėvai ir mokytojai kartais klaidingai mano, jog vaikas tiesiog negabus, nors iš tikrųjų jis galbūt turi spalvinės regos ydą. Viena mokytoja netgi nubaudė penkiametį berniuką už tai, kad šis nupiešė rausvus debesis, žalius žmones ir rudais lapais medžius. Vaikui, neskiriančiam spalvų, tai atrodo visiškai normalu. Nors ši yda nepataisoma, metams bėgant neprogresuoja, taip pat dėl jos nepadidėja rizika atsirasti kitiems regos defektams. Bet vis dėlto negalėjimas skirti spalvų vargina.
Įgyti spalvų jutimo sutrikimai būna susirgus tinklainės, regos nervo ir centrinės nervų sistemos ligomis. Tuomet gali sutrikti vienos ar abiejų akių spalvų jutimas (dažniausiai žmogus neskiria visų trijų spalvų), būna ir kita regos funkcijų patologija. Įgytas spalvų jutimo sutrikimas būna ir tuomet, kai žmogus bespalvius daiktus mato spalvotus, chromatopsija. Beveik visada - tai laikinas reiškinys.
Dėl daltonizmo negalima pasirinkti kai kurių profesijų: vairuotojo, siuvėjo, dailininko, dažytojo, gydytojo.
Taip pat egzistuoja visiškas „spalvinis aklumas“ arba monochromija. Žmonės, turintys šį sutrikimą, pasaulį mato tik pilkos spalvos atspalviais. Be to, jie yra ypač jautrūs šviesai, nes kūgeliai apart spalvų mūsų regai suteikia ir ryškumą.
Mūsų akies tinklainėje yra du šviesai jautrių ląstelių tipai: kūgeliai ir stiebeliai. Stiebeliai leidžia mums matyti prieblandoje, o kūgeliai suteikia mums spalvinę regą. Mūsų spalvinė rega yra trichromatinė. Tai reiškia, jog tinklainėje esantys kūgeliai reaguoja būtent į ilgus (raudonos spalvos), vidutinius (žalios spalvos) ir trumpus (mėlynos spalvos) šviesos bangos ilgius. Kaip jau minėjome, dažniausiai pasitaikantis sutrikimo tipas yra raudonos/žalios spalvos nematymas arba daltonizmas. Kadangi raudona ir žalia yra priešingos spalvos, daltonizmas pasireiškia jeigu nefunkcionuoja žali kūgeliai (deuteranomija) arba raudoni kūgeliai (protanomalija). Žymiai rečiau pasitaikantis yra mėlynos/geltonos spalvos matymo sutrikimas (tritanopija). Jis pasireiškia tuomet, kai mėlyni kūgeliai nefunkcionuoja taip, kaip turėtų.
Įdomus faktas: daugybė gyvūnų, įskaitant šunis, turi raudonos/žalios spalvos matymo sutrikimą. Jie aplinką mato geltona, mėlyna ir pilka spalvomis.
Kaip nustatyti spalvų jutimo sutrikimus
Tai labai svarbus profesinės atrankos ir karinės ekspertizės etapas. Žmonės su įgimta spalvų jutimo patologija niekuo nesiskundžia, net patys apie savo ydą nežino.
Daltonizmui diagnozuoti naudojamos specialios spalvotos lentelės. Dažniausiai naudojamos lentelės su įvairių spalvų ir atspalvių taškelių raštais. Labiausiai paplitęs 38 skirtingų lentelių Išiharos testas.
Viena iš tokių lentelių yra sudaryta remiantis šviesumo ir sotumo lyginimo principu. Lentelė sudaryta iš pagrindinės ir papildomos spalvos skritulėlių. Iš įvairių šviesumo ir sotumo pagrindinės spalvos skritulėlių sudaryti skaičiai arba figūros (trikampiai, kvadratai, apskritimai), kuriuos skiria normalus trichromatas ir kurių nemato spalvų neskiriantis žmogus, nes jis negali atskirti tonų ir lygina pagal sotumą.
Gydytojas ligonį tiria dieną. Tiriamasis sodinamas nugara į langą 1 m atstumu nuo lentelės. Okulistas paeiliui rodo lenteles ir prašo pasakyti, kokius ženklus pacientas mato. Vienos lentelės ekspozicija - 2-3 sek. Pirmosios dvi lentelės yra kontrolinės. Jas turi matyti visi žmonės. Rodant kontrolines lenteles, tiriamajam paaiškinamas jo uždavinys. Gydytojas registruoja paciento atsakymus į kiekvieną lentelę, po to sugretina su lentelės priede esančiais nurodymais.
Tiksliausias spektrinis spalvų jutimo tyrimas yra anomaloskopija. Anomaloskopo veikimo principas - tai dviejų spalvų laukų lyginimas. Vienas laukas yra geltonos spalvos su kintamu šviesumu, kitas - apšviestas raudonais ir žaliais spinduliais. Šio lauko toną tiriamasis gali keisti nuo ryškiai raudono iki ryškiai žalio. Maišydamas raudoną ir žalią spalvas, pacientas turi gauti geltoną spalvą, kuri pagal toną ir šviesumą atitinka kontrolinį lauką.
Tinklainėje yra kūgeliai ir lazdelės. Regėjimo sistema - tai ne tik akys. Tai sudėtinga grandinė nuo fotonų, krentančių ant ragenos, iki prisiminimo apie vaikystės ežerą, kuris kažkur tyliai saugomas smegenyse. Ir nors sakome „mačiau savo akimis“, iš tiesų didžiąją dalį darbo atlieka smegenys - akys tėra labai išmanus šviesos surinkimo įrenginys.
Regėjimo tyrimai yra vienas iš kelių, kaip aiškinamasi visos nervų sistemos veikimo principai. Kai regėjimas sutrinka, į sceną ateina technologijos.
Teleoftalmologija ir AI diagnostika - dirbtinis intelektas naudojamas akių dugno vaizdų analizei, ankstyvai glaukomos, diabeto retinopatijos ir kitų ligų diagnostikai; tokios sistemos padeda šeimos gydytojams greičiau identifikuoti rizikingus pacientus.
Įdomus „veidrodinis“ reiškinys - kompiuterinė rega, kuri kurta pagal žmogaus regos principus. Dirbtinio intelekto sistemos geba atpažinti veidus, gestus, objektus, analizuoti vaizdus medicinoje, bet jos nesuvokia, ką „mato“ taip, kaip tai daro žmogus.
Sezoninis afektinis sutrikimas ir akių spalva
Sezoninis afektinis sutrikimas (SAS) - tai specifinė depresijos forma, kuri pasireiškia tam tikrais metų laikais, dažniausiai rudens ir žiemos mėnesiais, kai trūksta saulės šviesos. Nors sezoninis afektinis sutrikimas specialistų ir aiškiai atskiriamas nuo klinikinės depresijos, ekspertai vis dar vieningai nesutaria, kokios priežastys jį sukelia. Net yra teigiančių, kad tokio fenomeno kaip sezoninis afektinis sutrikimas iš viso nėra.
Nepaisant to, imta kalbėti apie naują teoriją, esą, vienas iš veiksnių, lemiančių riziką susipažinti su šiuo sutrikimu, gali būti žmogaus akių spalva.
Lance‘as Workmanas iš „The Conversation“ 2014 metais atliko apklausą, kurios metu nustatyta, jog maždaug 8 proc. Didžiosios Britanijos gyventojų pripažįsta jaučiantys su metų laikų pokyčiais susijusių psichologinės būklės pasikeitimų, kuriuos galima klasifikuoti kaip sezoninį afektinį sutrikimą. Dar 21 proc. prisipažino apie simptomus, kuriuos būtų galima įvardyti kaip švelnesnę sezoninio afektinio sutrikimo formą, kartais vadinamą tiesiog žiemos liūdesiu.
Nors nemažai žmonių gali įtarti turintys sezoninį afektinį sutrikimą, jis įprastai diagnozuojamas paprašius paciento užpildyti specialų vertinamąjį klausimyną. Jame žmonių prašoma atsakyti į klausimus apie jų elgesio pokyčius skirtingais metų laikais, nuotaikas ir įpročius. Juo daugiau balų surenka atsakę į klausimyno klausimus, tuo rimtesnį sezoninį afektinį sutrikimą galima diagnozuoti. Nepaisant to, diagnozės priemonės įvairiose institucijose gali skirtis, tad atitinkamai skiriasi ir diagnozės patikimumas.
Mokslininkai vis dar nesutaria, kas tiksliai sukelia sezoninį afektinį sutrikimą. Pavyzdžiui, geografinė teorija, skelbia, kad sutrikimo simptomus galima sušvelninti ar net visai panaikinti žiemą gaunant daugiau saulės. Tai reiškia, kad toliau nuo pusiaujo esančių šalių gyventojai (pavyzdžiui, Islandijos), yra pažeidžiamiesi minėtajam sindromui. Kai ten bebūtų, ne vienas tyrimas įrodė, kad ši teorija nepagrįsta. Kiti moksliniai darbai perša išvadą, esą, sezoninis afektinis sutrikimas ištinka sutrumpėjus dienoms sutrikus širdies ritmui. Taip pat yra manančių, kad taip nutinka dėl serotonino ir melatonino pusiausvyros sutrikimo organizme. Serotoninas suteikia energijos, o melatoninas verčia jaustis mieguistais. Melatoninas išgaunamas iš serotonino. Tai reiškia, kad minėtąjį sutrikimą turinčių žmonių organizmas žiemos mėnesiais išskiria per daug melatonino, o tai ir sukelia savotišką letargo būseną. Visiems šiems tyrimams trūksta nuoseklumo, neretai rezultatai prieštaringi. Sezoninis afektinis sutrikimas neabejotinai sukeliamas ne vieno tarpusavyje sąveikaujančio biologinio ir fiziologinio veiksnio, tad ir skirtingos jo atsiradimo teorijos taip pat gali būti persipynusios.
Yra nemažai įrodymų, jog žmogaus akių spalva tiesiogiai lemia jo jautrumą sezoniniam afektiniam sutrikimu. Viename iš tokių tyrimų dalyvavo 175 savanoriai iš dviejų universitetų (vienas iš jų - Velse, o kitas - Kipre). Paaiškėjo, kad mėlynakiai klausimynuose surinko pastebimai mažiau balų nei rudas akis turintys. Šie gauti rezultatai pagrindžia seniau atlikto tyrimo išvadas, esą, tamsias akis turintys žmonės lengviau pasiduoda depresijai, nei mėlynakiai.
Pagrindinė priežastis, kodėl akių spalva vienus žmones paverčia jautresniais depresijai ir nuotaikų pokyčiams, yra kiekis šviesos, kurį apdoroja konkretaus žmogaus regos organai. Tinklainė - dalis akies obuolio, kurioje yra ir šviesai jautrių ląstelių. Šviesai patekus į akį, šios ląstelės aktyvuoja nervinius impulsus, mūsų smegenyse sukuriančius vaizdą. 1995 metais mokslininkai išsiaiškino įdomų dalyką: pasirodo, kai kurios tinklainės ląstelės, užuot tiesiog formuodamos vaizdą, paprasčiausiai siunčia informaciją apie šviesą į smegenis - konkrečiai į pagumburį. Pagumburys labai svarbi smegenų dalis, atsakinga už hormonus (pavyzdžiui, oksitociną), kuris savo ruožtu atsakingas už temperatūrą, alkį ir miego ciklus.
Padidėjus mėlynos ir žalios šviesos srautui, pasiekiančiam pagumburį, sumenksta melatonino kiekis. Mažiau pigmento turinčios akys (mėlynos ar pilkšvos) jautresnės šviesai. Tai reiškia, kad joms nereikia absorbuoti tiek daug šviesos kaip tamsioms akims, norint, kad ši informacija pasiektų tinklainės ląsteles. Taigi, šviesesnes akis turinčių žmonių organizme rudenį ir žiemą išsiskiria mažiau melatonino. Šis mechanizmas padeda šviesias akis turintiems veiksmingiau atsispirti sezoniniam afektiniam sutrikimui (nors nedidelis kiekis žmonių ir patiria minėtojo sutrikimo simptomų).
Paaiškinti, kodėl toliau nuo pusiaujo gyvena daugiau mėlynakių žmonių, tradiciškai bando dvi teorijos. Pirmiausia, šviesios akys įvardijamos kaip patrauklios priešingai lyčiai, o tai reiškia, kad atsiranda reprodukcinis pranašumas. Antras svarbus dalykas yra tai, kad šviesios akys gali būti rezultatas mutacijos, lemiančios ir šviesesnę odos spalvą. Ši mutacija atsirado kaip pagalba organizmui pasigaminti daugiau vitamino D pasaulio vietovėse, kur saulė šaltaisiais metų mėnesiais praktiškai nesirodo. Atsižvelgiant į faktą, kad mėlynakiai rečiau kenčia nuo sezoninio afektinio sutrikimo (nei tamsių akių), ši mutacija galėjo atsirasti kaip savotiškas organizmo pasipriešinimas sezoniniam afektiniam sutrikimui.
Žinoma, akių spalva šiuo atveju nėra vienintelis veiksnys. Daugiau laiko uždarose erdvėse praleidžiantys žmonės taip pat labiau pažeidžiami tiek vadinamajam žiemos liūdesiui, tiek ir sezoniniam afektiniam sindromui.
