Механизм восприятия цвета. Теории Юнга-Гельмгольца и Геринга. Рецепторные поля цветоизбирательных нейронов.
1) Существуют различные теории о природе нашего «цветовидения». Ни одна из них не является полностью при-емлемой, так как нам до сих пор неизвестен точный механизм восприятия цвета. Тем не менее уже точно доказано, что в сетчатке имеются три типа рецепторов-колбочек, каждый из которых отвечает за один из трех основных участков спектра — красный, зеленый и синий. Все возможные цвета получаются путем сочетания этих трех цветов, а называется это обычным трихроматическим цветным зрением.
Например, желтый цветок раздражает рецепторы зеленого и красного цвета, которые сигнализируют головному мозгу определенным кодом, распознаваемым тем как «желтый». Пурпурный цвет — это смешение красного и синего, так же образуются и все другие возможные цветовые оттенки. Наши глаза реагируют лишь на небольшой участок всего диапазона электромагнитных колебаний, называемый видимой частью спектра. Длина волны в этой части спектра измеряется в нанометрах (одной миллиардной части метра). У колбочек, воспринимающих синий цвет, максимальная чувствительность проявляется при длине волны 440 нанометров, у «зеленых» — 535 нанометров, а у «красных» — 570 нанометров. Близость длин волн двух последних цветов и некоторое перекрытие их диапазонов объясняет, почему у людей, испытывающих проблемы с различением цвета, трудности возникают обычно именно в области красного/зеленого цветов. Смешение определенных цветов для получения другого — это уникальное свойство нашей зрительной системы. Нельзя смешать две музыкальные ноты и получить чистую третью ноту. Цвета же могут быть смешаны, причем у нас нет способа увидеть, из чего состоит тот или иной цвет. В этом отношении наиболее примечателен желтый цвет — он состоит из зеленого и красного, но никаких признаков того или другого вы не видите. Небольшое замечание для художников: смешение цветов — это не то же самое, что смешение красок. Красный, зеленый и синий цвета в совокупности дают белый; смешение же красной, зеленой и синей красок даст черную.
Если вы что-либо усвоили из предыдущих разделов, то уже знаете, что в нашей зрительной системе все устроено отнюдь не просто. Три вида рецепторов сетчатки только начинают процесс восприятия, но завершается он в головном мозге. Мы уже упоминали о принципах постоянства формы и размера — теперь можно к ним добавить и принцип постоянства цвета. Каким-то образом мы видим цвета правильно — независимо от количества и качества света. Наш головной мозг вмешивается в восприятие цветов и их границ, поддерживая постоянство ощущения.
Людей, испытывающих трудности в восприятии цвета, обычно называют цветослепыми, или не различающими цвет. Термин этот не совсем точен — лишь очень немногие настолько не различают цвета, что мир им представляется черно-белым. Эти редкие случаи обычно сопровождаются другими зрительными расстройствами и очень плохим зрением.
Как правило, цветослепота — это недостаточное цвето-ощущение, при котором трудно различать определенные цвета или их сочетание. Им страдают около 7 процентов мужчин и лишь 0,5 процента женщин. Это наследственное заболевание, при котором поражаются оба глаза, и в течение жизни заметных изменений не происходит. Методы лечения цветослепоты до сих не найдены.
Наиболее широко распространенным видом плохого цветоразличения является случай, когда глаз использует все три основных цвета, но в неправильных пропорциях. Для распознавания цвета таким людям нужно, чтобы он был более ярким. Пастельные цвета воспринимаются с трудом, путаются. При усталости или в состоянии стресса неправильно могут восприниматься и более яркие цвета. Если такие люди есть среди ваших знакомых или членов семьи, то вы можете заметить, что они обычно настраивают телевизор на максимальные уровни красного или зеленого цвета.
Еще одним видом нарушения цветовосприятия является реагирование лишь на два основных цвета. Такие люди обычно не воспринимают или красный цвет, или зеленый. Очень редки случаи, когда человек не воспринимает синий цвет. Не восприимчивые к красному цвету люди видят красные и оранжевые оттенки не так, как остальные. Им они кажутся темно-серыми или даже черными. Желтый и красный сигнал светофора имеют для них один цвет. Все пурпурное воспринимается ими как синее, так как глаз не воспринимает красную часть этого составного цвета. Для человека, не воспринимающего зеленый цвет, красный, желтый и зеленый сигналы кажутся одинаковыми, даже одинаково яркими.
Перестать воспринимать цвет можно и в результате травмы глаза, болезни или в процессе старения. Например, если использовать в качестве снотворного барбитураты, то может нарушиться восприятие желто-зеленых оттенков; чрезмерное пристрастие к кофеину влияет на общее цве-товосприятие. С возрастом глаз начинает видеть все более желтоватым — так как хрусталик несколько утрачивает свою прозрачность.
Поскольку в школах цвет для обучения применяется очень широко, исследования зрения на цветоощущение должны проводиться в раннем возрасте. Можно только пожалеть невосприимчивого к зеленому цвету малыша, которому учитель говорит, что все существительные изображены на карточках зеленого цвета, а глаголы — на оранжевых. Он попадет в разряд неуспевающих, еще не начав учиться.
Еще одной причиной необходимости раннего выявления нарушений цветоощущения является их влияние на профессиональную деятельность. Такие професии, как химик, художник, декоратор, инженер и многие другие, требуют умения точно распознавать цвета. Каждый человек должен заранее знать, какие проблемы с выбором профессии могут у него возникнуть.
2) Ещё пол-столетия спустя (1853 г.) гипотезу Т. Юнга развил учёный Г. Гельмгольц, немецкий биолог и физик, который, впрочем, не упоминает известной работы Ломоносова «О происхождении света», хотя она была опубликована и кратко изложена на немецком языке. Изучив работы Максвелла[1][2] и Грассмана[3] Гельмгольц развил теорию Юнга[4][5]придал ей форму, известную теперь под названием теории цветового зрения Юнга-Гельмгольца. Гельмгольц сделал вывод, что для получения цветов требуется 4 или более основных цветов. Позже он предположил достаточность всего трёх основных механизмов исходя из предположения о том, что они обладают спектральной чувствительностью в широком, частично перекрывающемся диапазоне. Согласно предположениям его гипотезы в сетчатке глаза человека должны быть три вида колбочек, максимум чувствительности которых приходится на красный, зелёный и синий участок спектра, то есть соответствуют трём «основным» цветам. Правда эта гипотеза не может объяснить ни механизм обработки сигналов, ни постоянство ощущения цвета (константность цвета) при изменении спектрального состава источника света. Кроме того, во-первых до сих пор так и не удалось обнаружить никаких различий между колбочковыми рецепторами сетчатки, а следовательно гипотеза была лишена анатомических доказательств. И во-вторых гипотезу трудно согласовать с существующими в действительности цветовыми ощущениями. Мы в состоянии различить по меньшей мере четыре качественно разных цветовых ощущения, а именно красного, жёлтого, зелёного и синего цветов (а с учётом белого — пять). Ни одно из этих цветоощущений, взятое в отдельности, не похоже на другое. Поэтому возникает вопрос: как могут пять психологически разных первичных цветов сочетаться с тремя физиологическими процессами? Всё эти моменты сторонники трёхкомпонентной гипотезы зрения относят к работе головного мозга.
3)