اجسام چه رنگی هستند؟ از ساختار چشم تا پردازش در مغز

درخت‌ها، آسمان یا غروب چه رنگی هستند؟ در نگاه اول، پاسخ‌ها واضح به نظر می‌رسند. اما تغییرات زیادی در اینکه انسان‌ها دنیا را چگونه می‌بینند، وجود دارد؛ هم بین افراد، هم بین گروه‌های فرهنگی مختلف.

عوامل زیادی روی چگونگی دریافت و صحبت مردم از رنگ‌ها وجود دارد؛ از بیولوژی چشم‌ها گرفته، تا اینکه مغز ما چگونه اطلاعات را پردازش می‌کند، تا زبانی که برای صحبت‌کردن درباره مقوله‌های رنگ به کار می‌بریم. در تمام طول مسیر، جای زیادی برای تفاوت وجود دارد.

برای مثال، اکثر افراد سه نوع مخروطی یا همان دریافت‌کننده‌های نور در چشم که برای شناسایی طول‌موج‌ها یا رنگ‌های مختلف نور بهینه شده‌اند، دارند. اما گاهی اوقات، یک تغییر ژنتیکی می‌تواند باعث شود که یک نوع مخروطی تغییر کند، یا به کلی حذف شده و دید رنگی دگرگون شود. برخی از افراد کوررنگ هستند. برخی قدرت‌های ماورایی در دیدن رنگ‌ها دارند.

جنسیت ما نیز می‌تواند در دریافت رنگ‌ها نقش بازی کند، همچنین سن و حتی رنگ عنبیهٔ ما. دریافت ما می‌تواند بسته به جایی که زندگی می‌کنیم، زمان تولدمان و فصلی که در آن هستیم تغییر کند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد تغییرات دید رنگی، مجلهٔ Knowable با دانشمند اعصاب بینایی، جنی بوستن (Jenny Bosten)، از دانشگاه ساسکس در انگلستان مصاحبه کرده است؛ او در سال ۲۰۲۲ مقاله‌ای در این موضوع در ژورنال Annual Review of Vision Science نوشته است. خلاصه‌ای از این گفتگو را در ادامه می‌خوانید.

چه تعداد رنگ در یک رنگین‌کمان وجود دارد؟

از لحاظ فیزیکی، رنگین‌کمان یک طیف پیوسته است. طول موج‌های نور به‌تدریج بین دو لبهٔ مرئی تغییر می‌کنند. هیچ خط و ناپیوستگی تندی وجود ندارد. چشم انسان می‌تواند بیش از هفت رنگ را در این طیف تشخیص دهد؛ اما در فرهنگ ما، ما می‌گوییم که هفت مقولهٔ رنگی در رنگین‌کمان می‌بینیم: قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی و بنفش. این موضوع تاریخی و فرهنگی است.

این چیزی است که به فرزندان ۱۰ و ۵ سالهٔ خود توضیح می‌دهید؟

من هیچ چیز دربارهٔ رنگ به آن‌ها یاد ندادم، چون علاقه داشتم ببینم خودشان به‌طور طبیعی چه فکری دربارهٔ آن می‌کنند. برای مثال، دخترم وقتی تقریباً ۵ سال داشت، گفت «آیا ما به ساختمان آبی می‌رویم؟» برای من، ساختمان سفید به نظر می‌رسید، اما با نور آبی آسمان روشن شده بود.

حتی یک داستانی وجود دارد که من شنیده‌ام- نمی‌دانم شواهد محکمی برای آن وجود دارد یا نه- که کودکان گاهی اوقات شروع می‌کنند آسمان را سفید می‌نامند و بعدها یاد می‌گیرند که آن را آبی ببینند. من علاقمند بودم که تمام این چیزهای احتمالی را در کودکان خودم ببینم.

مطمئناً اکثر مردم دنیا به‌طور کلی دربارهٔ رنگ‌های اصلی، مانند قرمز، زرد و آبی، توافق دارند، این‌طور نیست؟

چندین مجموعه دادهٔ بزرگ وجود دارند که به دنبال طبقه‌بندی رنگ در فرهنگ‌های مختلف می‌گردند. اجماع بر این است که برخی چیزها مشترک‌اند. این نشان می‌دهد که احتمالاً ثابت‌هایی بیولوژیکی در مسیر یادگیری و طبقه‌بندی رنگ‌ها بین مردم وجود دارد. اما همهٔ فرهنگ‌ها یک تعداد مقولهٔ ثابت ندارند.

پس همواره این توصیه بوده است که مقولات رنگی فرهنگی هستند و فرهنگ‌ها نوعی تکامل را در اصطلاحات رنگی تجربه می‌کنند. یک زبان می‌تواند در ابتدا تنها دو یا سه تمایز بین رنگ‌ها ایجاد کند و سپس این مقولات در طول زمان پیچیده‌تر شوند.

در برخی از زبان‌ها، مانند ولزی کهن، هیچ تمایزی بین آبی و سبز وجود ندارد و هر دو نوعی رنگ در مقولهٔ grue هستند. در زبان‌های دیگر، تمایزی بین دو اصطلاح رنگی پایه برای آبی وجود دارد: در روسی، sinity برای آبی تیره و goluboy برای آبی روشن‌تر است. آیا متکلمانی که این تمایز را می‌سازند واقعاً رنگ‌ها را متفاوت دریافت می‌کنند؟ یا این فقط یک موضوع زبانی است؟ فکر می‌کنم هنوز به حکم قطعی نرسیده‌ایم.

بحثی انفجاری دربارهٔ «لباس» در سال ۲۰۱۵ به راه افتاد و این که آیا آن لباس سفید و طلایی بود یا آبی و سیاه. چرا مردم آن را تا این حد متفاوت می‌دیدند؟

دانشمندان نیز به آن تصویر خاص بسیار علاقمند شدند و پژوهش‌های زیادی روی آن انجام شد: حتی ژورنالی یک شمارهٔ خود را کامل به آن اختصاص داد. اجماعی وجود دارد که طوری که شما لباس را می‌بینید، عمدتاً به فرض شما از نورپردازی آن بستگی دارد.

پس افرادی که آن را آبی و سیاه می‌بینند، این‌طور تصور می‌کنند که لباس با یک نور شدید زرد نورانی شده است. افرادی که آن را سفید و طلایی می‌بینند، آن را در یک نور کم آبی و تیره‌تر می‌بینند. در‌نهایت، این مغز است که قضاوت می‌کند که نوری روی لباس افتاده است.

اما حالا سؤالی پیش می‌آید که چرا برخی از افراد فکر می‌کنند نورپردازی این لباس نور روشن و زرد است و دیگران نور آبی تاریک‌تر تصور می‌کنند؟ این می‌تواند به تجربهٔ خود شما از شرایط نوری متفاوت بستگی داشته باشد و اینکه با کدام آشناتر هستید؛ برای مثال، اینکه به نور آبی LED عادت دارید یا نور گرم خورشید.

اما این می‌تواند تحت تأثیر عوامل دیگری نیز باشد؛ برای مثال، تغییراتی که هنگام بزرگ‌شدن در چشم شما اتفاق می‌افتند.

یکی از روشن‌ترین دلایلی که چرا مردم رنگ‌ها را متفاوت می‌بینند این است که مخروطی‌های آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد: تغییراتی ژنتیکی می‌توانند بیولوژی شناساگرهای نوری را در چشم آن‌ها تغییر دهد. چند نوع تغییر از این دست وجود دارد؟

ترکیبات بسیار بسیار زیادی وجود دارد. سه نوع مخروطی وجود دارد. ما دربارهٔ تغییرات در دوتای آن‌ها بیشتر می‌دانیم: آن‌هایی که طول‌موج‌های بلند و متوسط را شناسایی می‌کنند و مخروطی‌های نوع L و M هستند.

هرکدام از آن‌ها یک پروتئین اپسین حساس به نور دارند که مولکولی است که هنگام دریافت نور شکل خود را تغییر می‌دهد و حساسیت سلول به طول‌موج را تعیین می‌کند. ژن‌هایی که کد هر اپسین را دارند، دارای هفت ناحیهٔ چندشکلی روی ژن هستند: می‌توانند حروف DNA متفاوتی داشته باشند. شما می‌توانید ترکیب‌های متفاوتی از این هفت متغیر داشته باشید. عدد کلی بسیار بزرگ است.

یک تغییر متداول کوررنگی قرمز-سبز است. چه چیزی باعث آن می‌شود؟

این یک ناهنجاری در مخروطی‌های نوع L یا M است. در دورنگ‌بینی- نوع شدید نقص بینایی رنگی قرمز-سبز- شما یکی از مخروطی‌های L یا M را ندارید، یا اینکه دارید، اما عمل نمی‌کنند.

نقص بینایی رنگی قرمز-سبز دالتونیسم نیز نامیده می‌شود؛ به‌خاطر جان دالتون، شیمیدان انگلیسی اواخر قرن هجدهم. این برای او چندان روشن نبود که دید رنگی او با اکثریت تفاوت داشت. اما او متوجه شد که در برخی موارد، توصیف او از رنگ‌ها با افراد اطرافش تفاوت داشتند، اما با برادرش مشابه بودند. او فکر می‌کرد این به‌خاطر یک فیلتر اضافی در چشم‌هایش است. اما سال‌ها بعد، افرادی توانستند DNA او را توالی‌یابی کنند و نشان دهند که او دورنگ‌بینی داشته است.

در نوع خفیف‌تر، سه‌رنگ‌بینی نابهنجار، شما هنوز هر سه مخروطی را دارید، اما آن‌ها در تشخیص طول موج‌هایی که برای شناسایی آن‌ها بهینه شده‌اند، شباهت بیشتری نسبت به حالت متداول به یکدیگر دارند. پس محدودهٔ تفاوت دریافتی بین قرمز و سبز کاهش پیدا می‌کند.

دنیا برای آن‌ها که مورد شدیدتری دارند چگونه به نظر می‌رسد؟

یک دورنگ‌بین ضرورتاً یک محور کامل بینایی رنگی را ندارد و دید رنگی او تک‌بعدی است. از لحاظ بصری، واقعاً سخت است که بگوییم دنیا را چگونه می‌بینند، زیرا ما به‌طور ذهنی نمی‌دانیم که دو قطب آن بعد چه هستند.

چیزی که آن‌ها دریافت می‌کنند، محور بین بنفش و سبز لیمویی در یک فضای رنگی نرمال است. این چیزی است که اغلب توصیف می‌شود. اما واقعاً این دو قطب می‌توانند هر دورنگی باشند. ما واقعا نمی‌دانیم.

مواردی بوده‌اند که افراد فقط در یک چشم خود دورنگ‌بینی داشته‌اند. شما می‌توانید از آن‌ها بخواهید که رنگ‌هایی را که با چشم دورنگ‌بین خود می‌بینند، با چشم معمولی و سه‌رنگ‌بین خود تطبیق دهند.

در این موارد، آن‌ها گاهی اوقات بیشتر از چیزی که ما انتظار داریم با چشم دورنگ‌بین خود می‌بینند. اما ما نمی‌دانیم که این موضوع برای دورنگ‌بین‌های متداول که یک چشم سه‌رنگ‌بین ندارند تا اطلاعات را به مغز‌شان بفرستد، صادق است یا نه.

آیا این تغییرات نسبت به هنجار همواره دنیا را کم‌رنگ‌تر می‌کند؟ یا بعضی از تغییرات ژنتیکی می‌توانند دریافت رنگ در ما را تقویت کنند؟

سه‌رنگ‌بینی نابهنجار یک مورد جالب است. در اکثر موارد، تمییز رنگ کاهش می‌یابد. اما در مواردی نادر، چون مخروطی‌های افراد به طول موج‌های متفاوت حساس هستند، آنها درواقع می‌توانند رنگ‌هایی را تشخیص دهند که سه‌رنگ‌بین‌های معمولی نمی‌توانند. این پدیده دوگانه‌بینی (متامریسم) بیننده نام دارد.

علاوه بر این، چهاررنگ‌بینی نیز وجود دارد که در آن فرد با دو کروموزوم X دستورالعمل‌هایی برای یک مخروطی تغییر‌یافته و یک مخروطی معمولی دارد و به این ترتیب دارای چهار مخروطی است. ما می‌دانیم که این اتفاق قطعاً رخ می‌دهد. اما چیزی که با قطعیت نمی‌دانیم این است که آیا آن‌ها می‌توانند از مخروطی اضافی برای داشتن یک بعد بینایی رنگی اضافی استفاده کنند و رنگ‌هایی را ببینند که سه‌رنگ‌بین‌های معمولی نمی‌توانند تشخیص دهند یا ببینند، یا نه.

محکم‌ترین مدرک از آزمایشی می‌آید که بینندگان باید کاری می‌کردند که ترکیبی از نورهای قرمز و سبز با یک رنگ زرد هماهنگ شوند؛ برخی افراد نتوانستند ترکیبی بیابند که با زرد یکی باشد. آن‌ها در‌واقع به سه رنگ نیاز داشتند تا رنگ زرد را بسازند، نه دوتا. گویی که به‌جای سه رنگ اصلی متداول، چهار رنگ اصلی برای آن‌ها وجود دارد. اما سخت می‌توان ثابت کرد که چگونه و چرا این اتفاق می‌افتد، یا آن‌ها دقیقاً چه چیزی می‌بینند.

آیا این افراد می‌دانند که بینایی رنگی ماورایی دارند؟

زنانی که برای آزمایش به کار گرفتیم دربارهٔ وضعیت بینایی رنگی خود اطلاعی نداشتند. بیش از ۵۰درصد زنان چهار نوع مخروطی چشم دارند. اما معمولاً دوتا از آن‌ها تفاوت بسیار اندکی دارند، این به قدری نیست که بینایی چهار‌رنگی تولید کند.

تجربهٔ ذهنی شما از رنگ چنان شخصی است که به‌سختی می‌توان دانست چگونه باید آن را با افراد اطراف خود مقایسه کنید. جان دالتون اولین فردی بود که کوررنگی قرمز-سبز را شناسایی کرد، در سال ۱۷۸۹؛ تاریخی که واقعاً نزدیک به ماست. او کوررنگی شدیدی داشت. اما حتی این نیز برای او کاملاً روشن نبود.

آیا تفاوت‌هایی بیولوژیکی ورای ژن‌ها وجود دارند که بینایی رنگی را تحت تأثیر قرار دهند؟

بله. عدسی چشم با افزایش سن زردتر می‌شود، مخصوصاً بعد از چهل سالگی و این میزان نور آبی را که به شبکیه می‌رسد، کاهش می‌دهد. همچنین رنگدانه‌های مولکولی وجود دارند که طول‌موج‌های کوتاه و آبی نور را جذب می‌کنند. افراد متفاوت ضخامت متفاوتی از آن را دارند، بسته به اینکه چه غذایی می‌خورند. هرچه لوتئین و زآگزانتین بیشتری مصرف کنید، موادی از سبزیجات مانند گیاهان برگ‌دار رنگدانه‌ها را ضخیم‌تر می‌کنند.

رنگ عنبیه نیز همبستگی اندکی با تمییز رنگ دارد: می‌تواند یک عامل در تعیین تجربهٔ رنگ دقیق شما به شمار بیاید. به نظر می‌رسد افرادی که چشمان آبی دارند در آزمایش‌های تمایز رنگ اندکی بهتر از افراد با چشم قهوه‌ای عمل می‌کنند.

آیا دریافت رنگ ما تحت تأثیر دنیای اطراف ما نیز است؟ به بیان دیگر، آیا اگر من در یک جنگل سبز، یا یک صحرای زرد بزرگ شوم، آیا رنگ‌های بیشتری را در آن محدوده‌های رنگین‌کمان تشخیص می‌دهم؟

بله این می‌تواند رخ دهد و این در حال حاضر یک موضوع پژوهشی محبوب در علم رنگ است. برای مثال، به نظر می‌رسد اینکه واژه‌ای جدا برای سبز و آبی وجود داشته باشد، تا حدی به مجاورت یک فرهنگ با بدنه‌های بزرگ آبی بستگی دارد. دوباره، این یک موضوع زبانی است؛ ما نمی‌دانیم این دریافت واقعی افراد را تحت تأثیر قرار می‌دهد یا نه.

همچنین یک اثر فصلی روی دریافت رنگ زرد وجود دارد. مطالعه‌ای در شهر یورک که در زمستان بسیار تیره و خاکستری و در تابستان زیبا و سبز است، دریافت که طول موجی که مردم به‌عنوان زرد خالص درک می‌کنند، بسته به فصل سال تغییری اندک می‌کند، اما همچنان قابل اندازه‌گیری.

همچنین اثری وابسته به فصل تولد شما نیز یافته شده است، مخصوصاً اگر در دایرهٔ قطبی متولد شده باشید. این احتمالاً به رنگ نوری بستگی دارد که در مراحل توسعهٔ بینایی خود با آن تماس داشته‌اید.

با این حال، اثر محیط‌زیست روی دریافت می‌تواند به دو گونهٔ متناقض باشد: محیط‌های متفاوت می‌توانند عاملی در تفاوت‌های فردی در دریافت باشند، اما یک محیط مشترک نیز می‌تواند تفاوت‌های بیولوژیکی در دریافت افراد را خنثی کند.

شگفت‌انگیز است. تفاوت‌های زیادی وجود دارد و به نظر می‌رسد انتخاب آنها و دانستن این که تفاوت‌ها بیولوژیکی یا فرهنگی هستند دشوار است. این واقعاً ما را به همان معمای فیلسوف می‌رساند: وقتی من آبی می‌بینم، آیا همان آبی‌ای است که تو می‌بینی؟

بله. من همیشه رنگ را چیزی شگفت‌انگیز دیده‌ام، مخصوصاً تجربهٔ ذهنی رنگ را. اینکه مغز چگونه آن را تولید می‌کند، همچنان یک معمای کامل است. من همیشه به آن فکر کرده‌ام، حتی مدت‌ها قبل از این که تصمیم بگیرم به‌طور آکادمیک این موضوع را دنبال کنم.