Як працює дальтонізм? подивись на світ чужими очима

Недугу «колірна сліпота» або «дальтонізм» вперше описав англійський вчений Джон Дальтон. Про власний дефект зору Джон ще 31 жовтня 1794 року написав цілу статтю до Манчестерського літературно-філософського товариства під назвою «Extraordinary Facts Relating to the Vision of Colours: With Observations» (Надзвичайні факти, що стосуються бачення кольорів. Зі спостереженнями).

Цю статтю опублікували 1798 року. Джон писав про те, як 1790 року почав вивчати ботаніку, і саме ботаніка змусила його уважніше ставитися до забарвлення тієї чи іншої квітки. Він часто й серйозно запитував людей: «Ця квітка блакитна чи рожева?» — опитані зазвичай сприймали це за жарт.

Я ніколи й не думав, що маю якісь особливості зору, доки я випадково не почав вивчати колір квітки Пеларгонії зональної при світлі свічки восени 1792 року. Квітка була рожевого кольору, але мені здавалося, що вона має небесно-блакитне забарвлення при денному світлі, проте при світлі свічки якимось неймовірним чином її забарвлення набувало іншого кольору. Від блакитного не залишилося ані сліду. Новий колір я вже називав червоним, тобто кольором, який добре контрастує із блакитним. Я попрохав друзів, щоби вони дослідили цей феномен. Я був неабияк здивований, коли всі зійшлися на тому, що колір квітки не змінюється суттєво від освітлення, окрім мого брата (Джонатана Дальтона — автор) — він сказав те ж саме, що і я.

Джон Дальтон. Extraordinary Facts Relating to the Vision of Colours: With Observations.

І саме в цей момент Джон зрозумів, що має якусь, поки ще невідому, проблему із зором, і ця проблема успадкована. Далі він також згадав, як читав статтю у журналі «Philosophical Transactions of the Royal Society» (Філософські праці Королівського товариства) від 1777 року, про Гаріса із Маріпорту, що в Камберленді (звідки й сам Джон родом). Гаріс казав: «не можу розрізняти кольори». Дальтон зв’язався із сім’єю Гаріса в межах свого дослідження.

Це була, мабуть, чи не найперша людина з того чималого переліку, яких він бачив, чиє і кольоросприйняття відрізнялося від інших, але водночас повністю збігалося із Джоновим.

Та частина картини, яку інші називають червоною, мені здається тінню або просто погано освітленою. Оранжевий, зелений і жовтий здаються відтінками одного кольору, від інтенсивного до блідо-жовтого

Джон Дальтон

Він так багато й невпинно працював над дослідженням своєї хвороби, що, навіть попри сумніви і критику його праці з боку інших вчених, назва хвороби міцно закріпилася за його прізвищем у більшості мов світу, зокрема і в українській.

Дальтон вважав, що колірна сліпота пов’язана зі спадковим «колірним середовищем» або блакитним забарвленням рідини в камері ока. Аби перевірити цю теорію, Джон милосердно заповів власні очі медицині. Сам Джон помер 27 липня 1844 року. Лікар Джозеф Ренсом, наступного ж дня після смерті Джона Дальтона, спростував теорію про забарвлення камери ока. Дальтон помилився!

Найцікавіше, що лікар Джозеф Ренсом не чіпав інше око Джона Дальтона, і саме це дозволило Джону Моллону, Кансвалліту Дулаю, Джеймсу Боумекеру та Девіду Ханту майже за два століття (1994) узяти зразок сітківки ока та провести аналіз ДНК.

Вони змогли навіть встановити точний діагноз: дейтеранопія. Це був перший і безпрецедентний випадок, коли в історичної особи виявили спадковий дефект, і склали «молекулярну біографію».

Що ж таке колір?

Спочатку потрібно зрозуміти, що таке колір загалом, перш ніж розбиратися з тим, чому деякі люди не можуть розрізняти ту чи іншу частину кольорів. Насправді ж колір, а точніше, те що ми називаємо кольором, існує лише в нашій із вами голові. Це, до речі, нескладно довести! Дайте відповідь на просте запитання:

Певно, що ви відповіли «жовтий» і, можливо, подумали «Що вже не так із цим жовтим?». Гадаю, ви читаєте цю статтю з екрана комп’ютера чи мобільного пристрою. Якщо так, то, коли ви називаєте його жовтим, ви називаєте лише те, як ваш мозок інтерпретував сигнал, що надіслали ваші очі.

Якщо ми поглянемо на екран у мікроскоп чи збільшувальне скло, то вже побачимо, що жовтого там і близько нема:

Теж саме очікує й на інші кольори:

Чому так, і що за магія тут діє? Згадаємо насамперед, що таке світло… Світло — це видимий спектр електромагнітних хвиль. Довжина хвилі видимого спектра варіюється від 390 нанометрів (760 терагерц) до 750 нанометрів (400 терагерц). І те, що ми називаємо кольором, насправді є спектром електромагнітних хвиль видимого світла, який наш мозок уже й інтерпретує як йому заманеться.

Так, це не зовсім пояснює, як монітор так хитро обманює наш мозок, і для того, аби це прояснити, слід звернутися до анатомії, а саме до будови сітківки людського ока:

На фоточутливому шарі сітківки є фоторецепторні клітини: палички й колбочки. Паличок значно більше, аніж колбочок. Палички відповідають за зір у погано освітленому середовищі, наприклад, вночі. Колбочок значно менше, але вони відповідають за сприйняття кольору оком. Колбочки бувають трьох типів:

• L-тип (Long — довгий) найчутливіший до довгих хвиль (пік яких припадає на 570 нм — червоний колір);
• M-тип (Medium — середній) найчутливіший до хвиль середньої довжини (пік яких припадає на 540 нм — зелений колір);
• S-тип (Short — короткий) найчутливіший до коротких хвиль (пік яких припадає на 430 нм — синій).

Тобто, стимулюючи ті чи інші типи колбочок різною мірою, можна симулювати будь-який колір у вашому мозку, при цьому з використанням лише трьох джерел світла: червоного, зеленого та синього. Саме це і робить екран вашого пристрою. У цьому ви можете переконатися особисто, наприклад, ще раз поглянувши на фото екрану під мікроскопом. Око не здатне побачити ті три джерела світла окремо, оскільки вони замалі, тож ці три кольори просто змішуються в один-єдиний колір вашим мозком.

До прикладу, на фотографії екрана під мікроскопом змішування зеленого та червоного дає жовтий колір, змішування зеленого і блакитного — щось типу бірюзового, а червоного й синього — фіолетовий. Змішування ж усіх трьох кольорів водночас дає ілюзію білого кольору.

Для кращого розуміння того, як це працює, можете власноруч побавитися зі змішуванням червоного, зеленого та синього на цьому сайті.

Отже, колір — це лиш суб’єктивна характеристика сприйняття світлових хвиль різної довжини (спектру) і не є чимось реальним.

Дальтонізм або ж колірна сліпота

Дальтонізм — вада зору, яка призводить до зниження чи повної втрати здатності людини розрізняти кольори. Дальтонізм здебільшого є спадковим, і лише зрідка набутим. Успадковується дальтонізм частіше від матері до сина, оскільки цей дефект пов’язаний із X-хромосомою.

Основною причиною дальтонізму є недостатня або ж повна відсутність у колбочках необхідного пігменту (червоного, зеленого чи синього). Оскільки пігментів є декілька, то й варіантів колірної сліпоти існує теж декілька.

Повна колірна сліпота

Повна колірна сліпота, зустрічається вкрай рідко. Поділяється на:

• Ахроматопсія — коли відсутні колби і світлові хвилі будь-якої довжини сприймаються лише паличками, як відчуття сірого кольору;
• Монохромазія — схожа на ахроматопсію, але є лише один із типів колб. Тобто різні кольори сприймаються як тони одного кольору.

Часткова колірна сліпота

Дихромія:

• Дейтеранопія — нестача пігменту M-колб, що тягне за собою майже повну відсутність чутливості до тонів зеленого кольору. Зелений колір стає схожим на жовтий або синій. Фіолетовий же називають сірим;
• Протанопія — нестача пігменту L-колб, що тягне за собою майже повну відсутність чутливості до тонів червоного кольору. Червоний колір перетворюється в тони зеленого;
• Тританопія — нестача пігменту S-колб, наслідком є майже повна відсутність чутливості до тонів синього кольору.

Аномальна трихромазія:

• Дейтераномалія — знижена кількість пігменту M-колб, як результат — зниження чутливості до зеленого кольору. Цей вид дальтонізму зустрічається найчастіше;
• Протаномалія — знижена кількість пігменту L-колб, що тягне за собою зниження чутливості до червоного кольору;
• Тританомалія — знижена кількість пігменту S-колб, що тягне за собою зниження чутливості до синього кольору;

Тетрахромазія

Тетрахромазія — назва для нормально зору.

Діагностика

Для визначення наявності дальтонізму та його виду використовують поліхроматичний тест Ісіхари. Тест назвали на честь професора Токійського університету Шинобу Ісіхари, який його розробив та опублікував 1917 року.

Тест складається із декількох зображень кіл у середині яких розміщено крапочки випадкового розміру та кольору. Водночас коло містить крапки однакового кольору, які разом утворюють якийсь візерунок або число.

Правильне число можуть бачити лише люди, які мають нормальний зір, водночас люди, у яких є проблеми сприйняття кольору, не бачать нічого, або взагалі щось інше.

Ви можете намалювати власний візерунок чи текст, цілком зашифрований від очей людей із дальтонізмом, у стилі поліхроматичного тесту Ісіхари за цим посиланням.

Там, до речі, є режим, у якому навпаки, візерунок бачать люди з дальтонізмом, тоді як люди з нормальним зором його не бачать, або ж бачать невиразно.

Досить непоганий варіант тесту Іcіхари розробила в себе на сайті компанія EnChroma, яка, виготовляє окуляри, що, за їхніми словами, допомагають людям із дальтонізмом побачити кольори в правильному співвідношенні. Як стверджують у самій компанії, окуляри розраховані на проблеми зі сприйняттям червоних/зелених кольорів. Ці окуляри просто відрізають спектр хвиль, який однаково сприймається колбочками M (зеленого) та L (червоного) типів.

Посилання на сам тест (тест англійською, але вистачить навіть мінімальних знань).

Висновок

У висновку хотів би наголосити, що людей із дальтонізмом не варто перевіряти на «знання кольорів», тицяючи пальцем у будь-який предмет випадкового кольору поряд, із запитанням «А якого кольору ця річ?». Це ставить вашого співрозмовника в досить незручне становище. Насправді він із високою часткою ймовірності навіть називатиме кольори правильно. Чому ж так?.

Припустимо, що перед нами дейтераноп, себто людина, яка не сприймає частину спектру, притаманну колбочокам M-типу (зеленого), але саме ця частина спектру, здебільшого накладається й на ділянку сприйняття колбочок L-типу (червоного). Тобто людина все ж таки сприймає зелений, хоч слабко, хоч і колбочками L-типу з червоним пігментом, але все ж сприймає, як один із відтінків червоного. Сприймає вона його з народження таким, іншого зеленого вона в житті не бачила й навіть не розуміє, як воно бачити його колбочками M-типу із зеленим пігментом. І саме цей відтінок червоного людину ще мати в дитинстві навчила називати зеленим.

Те саме можна сказати й про пару фіолетовий-сірий: фіолетовий – це збудження однаковою мірою колбочок L-типу (червоний) і S-типу (синій). Як сірий, так білий колір призводить до однакового збудження колбочок усіх типів. Але коли в людини відсутній зелений пігмент у колбочках M-типу, то як у випадку із сірим кольором, так і у випадку з фіолетовим, однаково збуджуються колби L та S типу, тобто всіх типів, які має людина. Для неї немає різниці між сірим чи фіолетовим із його тонами. Як нескладно здогадатися, сірий колір ми зустрічаємо значно частіше, аніж фіолетовий, тож людину навчили сприймати «фіолетовий» як сірий, а, отже, вона і справжній фіолетовий називатиме сірим. Тому людина, що страждає на дейтеранопію, насправді бачить сірий колір фіолетовим, а не навпаки. Але мозок достатньо гнучка штука, що адаптується під усілякі умови. Особливо коли не знає, як може бути інакше.

І все ж таки… Як ми з вами можемо, принаймні, уявити те, яким бачить світ людина, що страждає на дальтонізм? Можна, наприклад, поглянути на таку просту ілюстрацію із зображенням квітки в кольоросприйнятті людей із різним типом дальтонізму:

Таку ілюстрацію ви можете особисто згенерувати на сайті зі власним зображенням.

Сюди можна завантажити будь-яке зображення й «поглянути» на нього очима людини з дальтонізмом різних типів. Як вона сприймає ту чи іншу картинку?.. Чому саме сприймає? Бо насправді це лиш симуляція. Людина з дальтонізмом також побачить різницю в «насиченості» й навряд чи скаже «Вау! Та ці картинки як дві краплі». Така симуляція годиться лише, щоб людина з нормальним зором розуміла, як сприймає навколишній світ людина з дальтонізмом. Спробуйте прогнати картинку через симулятор двічі й порівняти результати. Тоді ви зрозумієте, про що йдеться.

P.S. Оскільки я, автор статі, також маю частковий дальтонізм, а точніше, дейтераномалію, хотів би щиро подякувати своїм друзям за те, що допомогли не заплутатися в тестах Ісіхари, які я складаю з успішністю 4/20.

Дивіться наше відео про те, що таке дальтонізм: