مشاهده رنگی کاملا جدید توسط چشم انسان

محققان با استفاده از یک فناوری جدید، شبکیه چشم انسان را به گونه‌ای تحریک کردند که افراد رنگ کاملاً جدیدی را ببینند.

کد خبر: ۱۲۵۱۵۵۶

شنبه - ۳۰ فروردين ۱۴۰۴ / April 19, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان روشی را برای هک کردن چشم انسان ابداع کرده‌اند که چشم انسان را قادر می‌سازد رنگ‌های کاملاً جدیدی ببیند، رنگ‌هایی که فراتر از محدوده دید طبیعی انسان هستند.

به نقل از ال‌اس، محققان با استفاده از این فناوری، پنج نفر را قادر ساختند تا رنگ جدیدی به نام «اُلو»(olo) را ببینند. شرکت‌کنندگان در این مطالعه، این رنگ را آبی-سبز با میزان اشباعی بی‌نظیر توصیف کردند.

«جیمز فانگ»(James Fong)، نویسنده ارشد و دانشجوی دکترای علوم رایانه در دانشگاه کالیفرنیا گفت: هدف نهایی این تحقیقات، ارائه تنظیماتی قابل برنامه‌ریزی بر روی هر گیرنده نوری یا سلول حسگر نور در شبکیه چشم انسان است.

«فانگ» افزود: اگرچه این امر هنوز تا سطح مورد نظر محقق نشده است، روشی که ما در مطالعه کنونی انجام می‌دهیم، نشان می‌دهد که بسیاری از اصول کلیدی در عمل امکان‌پذیر هستند.

محققان خاطرنشان کردند که کنترل شبکیه چشم در این سطح می‌تواند راه‌های جدیدی را برای مطالعه بینایی باز کند.

همچنین دانشمندان می‌توانند از این سامانه برای شبیه‌سازی اثرات بیماری‌های مختلف چشم استفاده کنند تا از دست دادن بینایی ناشی از این بیماری‌ها را بهتر درک کنند.

این فناوری می‌تواند برای شبیه‌سازی دید تمام رنگی در افرادی که کوررنگ هستند، استفاده شود و می‌تواند جبران کننده گیرنده‌های نوری از دست رفته یا معیوب آنها باشد.

این سامانه برای معرفی داده‌های بصری جدید و الگوهای تحریک شبکیه چشم استفاده می‌شود. به گفته «فانگ»، ممکن است افراد کوررنگ یاد بگیرند که بُعد جدیدی از رنگ را ببینند.

فناوری جدید «اُز»

چشم انسان حاوی سلول‌های حساس به نور به نام «سلول‌های گیرنده‌ نوری»(photoreceptors) است که به دو شکل میله‌ای و مخروطی وجود دارند.

سلول‌های میله‌ای‌، دید در شب را ممکن می‌سازند، در حالی که سلول‌های مخروطی دید در روز را ممکن می‌کنند و برای تشخیص طول موج‌های خاصی از نورهای مرئی استفاده می‌شوند.

این سه نوع مخروط به ترتیب «L»، «M» و «S» نام‌گذاری شده‌اند که به طول موج‌های بلند، متوسط ​​و کوتاه طیف مرئی اشاره دارند.

پس از فعال شدن مخروط‌ها، مشاهده رنگ‌ها جهت تفسیر الگوهای فعال‌سازی این سه نوع سلول مخروطی در سراسر شبکیه، به مغز متکی است. هر الگو مانند یک کد عمل می‌کند و کدهای مختلف، درک متفاوتی از رنگ‌ها و شدت نور را نشان می‌دهند.

مخروط‌های «M» بیشترین حساسیت را به رنگ سبز دارند، اما از نظر فنی، آنها می‌توانند به طیف کاملی از رنگ‌ها واکنش ‌دهند که کاملاً با طول موج‌هایی که مخروط‌های «L» و «S» به آنها واکنش نشان می‌دهند، همپوشانی دارند. به این ترتیب در شرایط طبیعی، نمی‌توانید مخروط‌های «M» را بدون فعال کردن مخروط‌های «L» و «S»  فعال کنید.

سؤال دانشمندان این بود که اگر بتوانید تنها مخروط‌های «M» را فعال کنید، چه اتفاقی می‌افتد.

«فانگ» گفت: ما در ابتدا، این پروژه را به طور خاص برای مطالعه و تحریک مخروط «M» آغاز کردیم، اما به سرعت برای ما مشخص شد که فناوری زیربنایی مورد نیاز برای مطالعه عملکرد بینایی باید به طور گسترده و در سطح جدیدی از مقیاس و دقت انجام شود.

آنها فناوری تحریک شبکیه چشم خود را «اُز»(Oz) نامیدند. این نام‌گذاری به یاد عینک‌های سبز رنگی که مردم شهر زمرد در کتاب‌ «جادوگر شهر اُز» به چشم می‌زدند، انجام شده است.

به گفته محققان، این رویکرد نیاز به یک نقشه دقیق از شبکیه چشم هر فرد دارد.

«فانگ» خاطرنشان کرد که مکان این سلول‌های مخروطی در شبکیه چشم هر فرد منحصر به فرد است. محققان برای آشکار کردن هویت هر مخروط، از فناوری دیگری استفاده کردند. این فناوری با استفاده از تاباندن نور به سلول‌ها و اندازه‌گیری نحوه تغییر شکل آنها به محققان کمک کرد.

سپس این تیم با یک نقشه دقیق شبکیه چشم، آزمایش‌های خود را انجام داد. هر شرکت‌کننده در مقابل یک صفحه نمایش با یک مربع کوچک در مرکز آن نشست. در این مرحله تحریک انواع خاصی از مخروط‌ها با نور لیزر با طول موج مرئی، هدف قرار داده شد.

آشکار شدن رنگی جدید

تحریک تنها مخروط‌های «M»، رنگ «اُلو» را آشکار کرد که نام آن به مختصات روی یک نقشه سه‌بعدی از رنگ اشاره دارد.

دانشمندان پس از تحریک چشم جهت مشاهده رنگ «اُلو» به صورت جداگانه، توانستند این رنگ را در تصاویر و ویدئوهایی که توسط شرکت‌کنندگان مشاهده می‌شد، بگنجانند.

یک راه برای تصور رنگ «اُلو» این است که نور یک نشانگر لیزری سبز را در نظر بگیرید و سپس اشباع آن را افزایش دهید. به گفته برخی از شرکت‌کنندگان، رنگ سبز لیزری در مقایسه با رنگ «اُلو» کمرنگ‌تر است.

«فانگ» گفت: برای من بسیار عجیب است که تصور کنم چگونه رنگ دیگری می‌تواند به اندازه‌ای اشباع شود که لیزر در مقایسه با آن کم‌رنگ به نظر برسد.

اگرچه فناوری « اُز» در حال حاضر می‌تواند مرزهای بینایی انسان را جابجا کند، اما همچنان در تنظیمات فعلی خود دارای محدودیت‌هایی است.

«فانگ» خاطرنشان کرد که شرکت‌کنندگان نمی‌توانند مستقیماً به نمایشگر «اُز» نگاه کنند، زیرا مخروط‌های موجود در مرکز شبکیه بسیار کوچک هستند و این امر، مکان‌یابی نور لیزر را دشوار می‌کند.

سرانجام فناوری «اُز» می‌تواند به طور بالقوه روی چشم اعمال شود، اما به گفته « فانگ»، این یک چالش قابل توجه در عمل خواهد بود.

یکی دیگر از محدودیت‌ها این است که در حال حاضر، کاربران باید نگاه خود را به یک نقطه ثابت کنند تا بتوانند از این فناوری استفاده کنند، زیرا دانشمندان توانسته‌اند تنها بخش کوچکی از شبکیه را که حاوی هزاران مخروط است، نقشه‌برداری کنند.

محققان در مقاله خود نوشتند که اجازه دادن به افراد برای تغییر آزادانه نگاه خود هم چالش‌ فنی قابل توجهی است، زیرا آنها باید بخش بیشتری از شبکیه چشم را با استفاده از لیزر نقشه‌برداری کنند و این امر باید در ردیابی حرکت چشم فوق‌العاده دقیق باشد.

دانشمندان اکنون در حال بررسی ایده استفاده از «اُز» برای مطالعه و درمان کوررنگی و همچنین تحریک نوع چهارم سلول مخروطی هستند. این امر به طور طبیعی در برخی افراد رخ می‌دهد و منجر به توانایی نادری به نام «چهاررنگ‌بینی»(tetrachromacy) می‌شود که حساسیت افراد به رنگ را افزایش می‌دهد.

خارج از تحقیقات علمی، این فناوری می‌تواند برای نمایشگرهای رنگی روزمره، مانند نمایشگرهای تلویزیون یا نمایشگرهای تلفن استفاده شود، اما به گفته «فانگ»، این کاربرد بسیار بعید به نظر می‌رسد.

وی گفت: روش فعلی ما به لیزرها و ابزار نورشناسی‌ بسیار تخصصی نیاز دارد که قطعاً به این زودی‌ها به گوشی‌های هوشمند یا تلویزیون‌ها وارد نمی‌شود.

بنابراین در حال حاضر، رنگ «اُلو» یک رنگ نادر باقی خواهد ماند که فقط تعداد کمی از مردم آن را می‌بینند.

این تحقیقات در مجله Science Advances منتشر شده است.