Eπιστήμονες χάκαραν ανθρώπινο μάτι ώστε να βλέπει νέα χρώματα

Επιστήμονες έχουν επινοήσει μια μέθοδο για να χακάρουν το ανθρώπινο μάτι, επιτρέποντάς του να δει εντελώς νέα χρώματα που βρίσκονται πέρα από το φάσμα της φυσικής ανθρώπινης όρασης.

Με αυτή την τεχνική, οι ερευνητές έδωσαν τη δυνατότητα σε πέντε άτομα να δουν ένα νέο χρώμα, που ονομάστηκε «όλο», το οποίο οι συμμετέχοντες στην μελέτη περιέγραψαν ως «μπλε-πράσινο με πρωτοφανή κορεσμό».

Οι ερευνητές, μερικοί από τους οποίους συμμετείχαν και οι ίδιοι στο πείραμα, περιέγραψαν την τεχνική τους και το νέο χρώμα σε μελέτη που δημοσιεύθηκε την πριν από μερικές ημέρες στην επιστημονική επιθεώρηση Science Advances.

«Ο τελικός στόχος είναι να παρέχουμε προγραμματιζόμενο έλεγχο σε κάθε φωτοϋποδοχέα (φωτοευαίσθητο κύτταρο) στον αμφιβληστροειδή, κυρίως για ερευνητικούς σκοπούς», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης James Fong, διδακτορικός φοιτητής πληροφορικής στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνιας.

Ο έλεγχος του αμφιβληστροειδούς σε αυτό το λεπτομερές επίπεδο θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για τη μελέτη της όρασης, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Για παράδειγμα, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική για να αναπαράγουν τα αποτελέσματα διαφόρων οφθαλμικών παθήσεων, ώστε να κατανοήσουν καλύτερα την απώλεια όρασης που προκαλούν.

Θεωρητικά, η τεχνική θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της έγχρωμης όρασης σε άτομα που έχουν δυσχρωματοψία, ουσιαστικά αντισταθμίζοντας τους φωτοϋποδοχείς του ματιού που τους λείπουν ή είναι ελαττωματικοί.

Τα ραβδία και τα κωνία του ματιού

Τα ανθρώπινα μάτια περιέχουν φωτοευαίσθητα κύτταρα, τα οποία ονομάζονται φωτοϋποδοχείς και υπάρχουν σε δύο μορφές: ραβδία και κωνία.

Τα ραβδία επιτρέπουν την νυχτερινή όραση, καθώς ανταποκρίνονται σε σχετικά χαμηλά επίπεδα φωτονίων, ή «πακέτων» ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Τα κωνία αναλαμβάνουν στο έντονο φως και είναι εξειδικευμένα στην ανίχνευση συγκεκριμένων μηκών κύματος του ορατού φωτός, δηλαδή βλέπουν το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε.

Αυτοί οι τρεις τύποι κωνίων ονομάζονται αντίστοιχα «L», «M» και «S», σε αναφορά στα μακρά, μεσαία και βραχέα μήκη κύματος του ορατού φάσματος στα οποία είναι πιο ευαίσθητα.

Μόλις ενεργοποιηθούν τα κωνία, η έγχρωμη όραση βασίζεται στον εγκέφαλο για να ερμηνεύσει τα μοτίβα ενεργοποίησης αυτών των τριών τύπων κυττάρων σε ολόκληρο τον αμφιβληστροειδή.

Κάθε μοτίβο λειτουργεί σαν κωδικός, με διαφορετικούς κωδικούς να ξεκλειδώνουν διαφορετικές αντιλήψεις των χρωμάτων και της έντασης του φωτός.

Τα κωνία Μ είναι πιο ευαίσθητα στο πράσινο, αλλά τεχνικά ανταποκρίνονται σε ένα ολόκληρο φάσμα χρωμάτων που επικαλύπτει πλήρως τα μήκη κύματος στα οποία ανταποκρίνονται τα κωνία L και S.

Ως εκ τούτου, σε φυσικές συνθήκες, δεν είναι δυνατή η ενεργοποίηση των κωνίων Μ χωρίς την ενεργοποίηση των κωνίων L και S.

Οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν τι θα συνέβαινε αν ήταν δυνατό να παραβιαστεί αυτός ο κανόνας και να ενεργοποιηθούν αποκλειστικά τα κωνία Μ.

«Αρχικά ξεκινήσαμε την έρευνα με σκοπό να μελετήσουμε συγκεκριμένα τη διέγερση των κωνίων Μ», δήλωσε ο Fong.

«Γρήγορα όμως καταλάβαμε ότι η απαιτούμενη βασική τεχνολογία θα ήταν ευρέως χρήσιμη για τη μελέτη της οπτικής λειτουργίας σε ένα νέο επίπεδο κλίμακας και ακρίβειας».

Οι ειδικοί ονόμασαν την τεχνική διέγερσης του αμφιβληστροειδούς που ανέπτυξαν «Oz», σε φόρο τιμής στα πράσινα γυαλιά που φορούν οι κάτοικοι της Σμαραγδένιας Πόλης στο βιβλίο «Ο Μάγος του Οζ».

Αποκαλύπτοντας ένα νέο χρώμα

Η διέγερση μόνο των κωνίων Μ αποκάλυψε το χρώμα «όλο», το όνομα του οποίου αναφέρεται στις συντεταγμένες ενός τρισδιάστατου χάρτη χρωμάτων «0, 1, 0».

Το «o» είναι ένα μηδέν, που αναφέρεται στην απουσία διέγερσης των κωνίων L και S, ενώ το «l» είναι ένα 1, που υποδηλώνει την πλήρη διέγερση των κωνίων Μ. Μετά τη διέγερση του «όλο» μεμονωμένα, οι επιστήμονες κατάφεραν επίσης να ενσωματώσουν το χρώμα σε εικόνες και βίντεο που είδαν οι συμμετέχοντες.

Ένας τρόπος για να φανταστεί κανείς το «όλο» είναι να σκεφτεί το φως ενός πράσινου λέιζερ και στη συνέχεια να αυξήσει τον κορεσμό.

Σε σύγκριση με το «όλο», το μονοχρωματικό φως λέιζερ φαίνεται «χλωμό», σύμφωνα με ορισμένους συμμετέχοντες.

Αν και το Oz μπορεί ήδη να ξεπεράσει τα όρια της ανθρώπινης όρασης, έχει ορισμένους περιορισμούς στην τρέχουσα διαμόρφωσή του.

Για παράδειγμα, οι συμμετέχοντες δεν μπορούν να κοιτάξουν απευθείας την οθόνη Oz, σημείωσε ο Fong, επειδή οι κώνοι στο κέντρο του αμφιβληστροειδούς είναι πολύ μικροί, καθιστώντας δύσκολο τον εντοπισμό του λέιζερ.

Εξαιτίας αυτού, οι συμμετέχοντες στην μελέτη είδαν το Oz με την περιφερειακή τους όραση, κοιτάζοντας ένα σταθερό σημείο ελαφρώς μακριά από το τετράγωνο.

Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι, προς το παρόν, οι χρήστες πρέπει να σταθεροποιήσουν το βλέμμα τους σε ένα σημείο για να χρησιμοποιήσουν το Oz, επειδή οι επιστήμονες χαρτογράφησαν μόνο ένα μικρό τμήμα του αμφιβληστροειδούς που περιέχει χιλιάδες κωνία, ως απόδειξη της ιδέας.