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拥有超人视力的人类

可能有一部分女性能够感知我们其他人无法看到的数百万种颜色。一位英国科学家正试图找到她们并了解她们非凡的视觉能力。

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图片来源:iStockphoto

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一个普通人,在各方面都毫不起眼,能够感知一百万种不同的颜色。深红色、褐红色、蔚蓝色、常春藤色、黄绿色——我们有成千上万个词来描述它们,但语言永远无法捕捉我们非凡的色调范围。我们色彩视觉的能力来自于眼睛中的称为视锥细胞的细胞,共有三种类型,每种都由不同波长的光触发。每时每刻,我们的眼睛都会向大脑发送信息。然后,大脑会将这些信号组合起来,产生我们称为颜色的感觉。

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视觉很复杂,但色彩的计算却出奇地简单:每种视锥细胞都能区分大约一百种色调,因此可能的组合数量至少为 100^3,即一百万。去掉一个视锥细胞——从科学家称之为三色视觉者转变为二色视觉者——可能的组合数量就会减少 100 倍,变成 10,000。几乎所有其他哺乳动物,包括狗和新世界猴,都是二色视觉者。我们所见世界的丰富性,只有鸟类和一些昆虫才能与之媲美,它们还能感知光谱中的紫外线部分。

然而,研究人员怀疑有些人看到的颜色更多。在我们中间生活着拥有四种视锥细胞的人,他们可能会体验到我们普通人看不到的色彩范围。这些所谓的四色视觉者可能看到一亿种颜色,每种熟悉的色调都会分裂成一百种更微妙的色调,这些色调没有名称,也没有油漆色卡。而且,由于感知颜色是一种个人体验,她们可能无从得知自己看到了远超我们所认为的人类视觉极限的景象。

二十年来,纽卡斯尔大学神经科学家加布里埃尔·乔丹(Gabriele Jordan)及其同事一直在寻找拥有这种超凡视力的人。两年前,乔丹终于找到了一个。一位居住在英格兰北部的医生,在文献中仅被称为 cDa29,她是科学界已知的第一个四色视觉者。她几乎肯定不是最后一个。

四色视觉者可能存在的第一个迹象出现在 1948 年一篇关于色盲的论文中。荷兰科学家 H.L. 德·弗里斯(HL de Vries)在研究色盲男性的眼睛时发现,他们除了拥有两种正常视锥细胞外,还有一个对绿色或红色不敏感的突变视锥细胞,这使得他们难以区分这两种颜色。他通过让他们执行基本的颜色匹配任务来测试他们的视力。通过在实验室仪器上反复调整旋钮,这些男性必须混合红光和绿光,以便结果在他们看来与标准黄色相匹配。为了弥补他们在区分色调方面的困难,色盲男性需要比正常三色视觉者添加更多的绿色或红色才能进行匹配。

出于好奇,德·弗里斯测试了一位受试者的女儿们,并观察到尽管她们没有色盲——她们似乎像其他人一样区分红色和绿色——但她们在进行精确匹配时,需要的测试光中的红色比普通人多。如果这些女性没有色盲,那到底是怎么回事?

在思考这个问题时,德·弗里斯似乎找到了一个解释。色盲在家族中遗传,影响男性但不影响女性。虽然色盲男性拥有两种正常视锥细胞和一个突变视锥细胞,但德·弗里斯知道,色盲男性的母亲和女儿拥有突变视锥细胞和三种正常视锥细胞——她们的眼睛总共有四种独立的视锥细胞。他怀疑额外的视锥细胞可能是女性感知颜色不同的原因——不是因为她们看得比大多数人少,而是因为她们看得更多。他推测,这样的女性可能使用第四种视锥细胞来区分比三色视觉者更多的颜色,但他将这一发现埋在了论文的最后一页。德·弗里斯再也没有写过关于四视锥细胞女性的文章。

20 世纪 80 年代,剑桥大学神经科学家约翰·莫隆(John Mollon)(当时是乔丹的导师)在研究猴子的色彩视觉时,对德·弗里斯关于四色视觉的说法产生了兴趣。莫隆和乔丹意识到,既然色盲很普遍,那么拥有四种视锥细胞的女性也一定不少。乔丹估计她们占女性的 12% 左右。为了找出这些女性中隐藏的四色视觉者,研究人员寻找了有色盲儿子的母亲,并让她们接受了类似于德·弗里斯使用的颜色匹配测试,但有一个不同之处。如果她们是真正的四色视觉者,她们将永远无法令人满意地完成匹配,因为她们能够感知到测试中无法提供的颜色渐变。

没有成功:莫隆和乔丹发现,拥有四种视锥细胞的女性可以在测试中持续地进行匹配。乔丹开始产生怀疑。也许第四种视锥细胞没有被激活。也许超凡视力并非真实存在。2007 年,乔丹现在在纽卡斯尔大学,她使用一种新方法重新开始了测试。在黑暗的房间里,盯着实验室设备,女性会看到三个彩色圆圈在眼前闪过。对于三色视觉者来说,它们看起来都一样。但对于四色视觉者来说,其中一个会脱颖而出。那个圆圈不是纯色,而是电脑随机生成的红光和绿光的微妙混合。只有四色视觉者才能感知到这种差异,这要归功于她们的第四种视锥细胞所看到的额外色调。

乔丹对 25 名拥有第四种视锥细胞的女性进行了测试。其中一位代号为 cDa29 的女性,每一道题都答对了。“我高兴得跳了起来,”乔丹说。她终于找到了她的四色视觉者。

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通过 cDa29 的眼睛看世界会是什么样子?不幸的是,她无法描述她的色彩视觉与我们的有何不同,正如我们无法向二色视觉者描述红色是什么样子一样。“这种私人的感知是每个人都好奇的,”乔丹说。“我很想看看。”乔丹的下一个挑战是找出 cDa29 与她测试过的其他女性的区别。“我们现在知道四色视觉是存在的,”乔丹说。“但我们不知道是什么让一个人能够成为功能性的四色视觉者,而大多数拥有四种视锥细胞的女性却不是。”华盛顿大学的视觉研究员杰伊·尼茨(Jay Neitz)认为,潜在的四色视觉者可能需要练习来唤醒她们的能力。“我们看到的许多有色物体都是由那些试图制造适合三色视觉者使用的颜色的人制造的,”他说。“也许我们的整个世界都是为三色视觉者量身定制的。”他还怀疑自然界可能没有足够的颜色变化供大脑学习使用第四种视锥细胞。四色视觉者可能永远不需要发挥她们的全部潜力。她们可能被困在一个为能力较差的生物量身定制的世界里。也许如果这些女性经常去一个实验室,在那里她们必须学会——真正学会——区分极其微妙的色调,她们就能唤醒自己第四种视锥细胞的潜在能力。然后她们就能开始看到她们以前从未尝试过看到的事物,一个我们无法想象的万花筒般的色彩。

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