世界上僅有五個人，看見了這種前所未有的顏色 探索視覺極限,！神經(jīng)科學家們一直不確定人類是否能理解從未見過的顏色,。如今,，一項新技術有望探索我們的視覺感知極限,。

彩虹可能要“升級”了。一種全新的高科技呈色方法讓五位實驗參與者看到了人類標準視覺范圍之外的顏色,。這項研究于4月18日發(fā)表在《科學進展》期刊上,，展示了該技術有望幫助神經(jīng)科學家探索此前難以解答的視覺感知問題。未來,，它甚至可能幫助色盲患者感受完整的顏色光譜，并讓普通視力的人識別出數(shù)百,、數(shù)千甚至數(shù)百萬種原本無法分辨的色調(diào),。

華盛頓大學眼科系的神經(jīng)科學家杰伊·內(nèi)茨表示：“這是一項技術上的壯舉,，他們所做到的幾乎像科幻小說一樣,，太驚人了?！?/p>

這項新方法和原型設備被稱為“Oz Vision System”,，名字明顯是致敬電影《綠野仙蹤》。這種新顏色被命名為“olo”,，其名字來源于它在理論色彩空間中的坐標值：[0,1,0]。

色彩空間是用來描述和繪制人類可見色彩的標準方式,，基于“三色視理論”——大多數(shù)人擁有三種視錐細胞,，分別對短波長,、中波長和長波長的光敏感，對應藍色,、綠色和紅色。通過這三種視錐細胞的組合,，大多數(shù)人可以分辨大約一百萬種可見光中的不同顏色,。

但在可見光范圍內(nèi)，存在一些顏色是三色視人類無法真正“看見”的。這是因為三種視錐細胞對光的響應曲線存在重疊,，特別是中波長的M型細胞（對綠色敏感）,，其響應區(qū)域與長波（L型）和短波（S型）細胞都有交叉。自然條件下,，沒有哪種波長的光能只單獨激活人類眼中的M型細胞,。因此，每當你看到“綠色”時,，總會摻雜一點別的顏色——比如來自L型細胞的黃色或S型細胞的藍色,。

“Oz系統(tǒng)”打破了這一人類視覺的天然限制。它的研究協(xié)議允許科學家精準地刺激某一組特定的視錐細胞,，比如單獨激活M型細胞,。這樣一來，被試便能看到一種極其純粹,、強烈的綠色（或藍綠色,，不同人描述略有差異），這種顏色以往被歸類為“虛構顏色”,。

Oz系統(tǒng)的第一步是為每位被試繪制一張極其詳細的視網(wǎng)膜“地圖”，對其中的每一個感光細胞進行分類,。這份“個性化地圖”隨后被用來指導一個對眼睛安全的激光器,，發(fā)射極其精確的光束，做到一次只打在一個細胞上,。為了實現(xiàn)這種精準度，電腦系統(tǒng)必須實時偵測并修正眼睛那種微小但不可避免的移動,。單獨刺激一個視錐細胞并不會產(chǎn)生可感知的顏色,，因此Oz更進一步,，讓激光以鋸齒形快速掃過預先選定的細胞區(qū)域,，只有當激光經(jīng)過目標細胞時才會發(fā)光。在這項新研究中,，目標細胞是被歸類為M型感光細胞的視錐細胞,。

通常，人類感知顏色是基于不同波長的光以一定比例和模式刺激我們的視錐細胞而產(chǎn)生的,。但在Oz視覺系統(tǒng)中,，由于可以精確刺激選定的細胞，哪怕只使用一種波長的光,，也能讓人感受到無數(shù)種不同的顏色,。

目前的Oz原型裝置包括傳感器陣列、激光光源、反射鏡和光子計數(shù)器,，集成了數(shù)十年積累下來的多項技術成果,。“這是幾十年來所有這些技術發(fā)展的集大成者,?！绷_切斯特大學眼科助理教授莎拉·帕特森評價說。

研究團隊用五位人類被試驗證了Oz系統(tǒng)的效果,，并通過多種方式確認他們看到的確實是前所未有的新顏色,。他們在不同顏色的背景下呈現(xiàn)“olo”顏色,，加入運動覆蓋圖層，并將其與一些位于人類正常色彩邊緣的顏色進行對比,。所有情況下，被試都必須加入大量白光來‘稀釋’olo顏色,，直到他們認為它和正常顏色方塊看起來一致為止,。

加州大學伯克利分校的計算機科學家吳義仁表示,，“olo 看起來像是一種藍綠色,，是我見過最飽和的藍綠色或青綠色?！彼粌H是這項研究的合著者之一，也親自作為被試體驗了“olo”,。這種顏色很容易命名，也非常清晰可感知,，但它的飽和度遠高于自然界中的任何顏色,。他把看到“olo”的體驗比作第一次看到綠色激光筆的震撼感。

為了看到“olo”,，被試必須保持極度靜止,，眼睛精準對位——研究中甚至使用了咬合支架來固定頭部。被試要盯著一個空間中的固定點,，同時激光在視野邊緣刺激一個方形區(qū)域,。這種刺激讓“olo”以一個視覺斑塊的形式出現(xiàn),，面積大約是滿月在天空中視覺大小的兩倍。只要眨一下眼,，系統(tǒng)就必須重新校正運動,，因此“olo”每次只會出現(xiàn)幾秒，然后消失,，再重新閃現(xiàn),。盡管這種體驗很短暫，吳義仁仍然激動地表示：“這太酷了,，我簡直樂壞了,！”

吳義仁對于未來充滿期待?！皁lo”的出現(xiàn)證明,，精確地激活特定視錐細胞在技術上是可行的。既然這種方法已經(jīng)被驗證有效,，接下來還有許多可以拓展的方向,。研究團隊正探索Oz系統(tǒng)是否能幫助色盲人士暫時擁有完整的人類色覺范圍。理論上,，這可以通過“人為分類”一部分視錐細胞為他們所缺失的那一種類型,，并用激光選擇性地、不與其他細胞同步地刺激它們來實現(xiàn),。到目前為止,，這項研究進展順利。

這不是人類第一次嘗試“修復”色盲,。2009年的一項里程碑式研究中,，杰伊·內(nèi)茨及其同事曾通過基因療法，在色盲猴子眼中引入第三種視錐細胞,。結(jié)果令人鼓舞——猴子在測試中能夠區(qū)分它們原本看不出來的物體,。但猴子無法告訴我們它們的真實感受,，因此科學家們也無法確定它們是否真正“看見”了原本無法識別的顏色。相比之下,，如果使用Oz系統(tǒng)讓人類色盲者獲得第三種視錐細胞刺激,，人們就可以明確地描述他們是否真的感受到新顏色。

在更遠的未來,，吳義仁和同事希望利用Oz系統(tǒng)模擬“四色視者”的視覺體驗——這種能力存在于某些動物（如鳥類,、魚類）以及極少數(shù)人類個體身上，他們擁有四種視錐細胞,，色彩辨別能力是普通人的100倍,。然而，目前的技術還無法做到這一點,。

雖然Oz系統(tǒng)是一項驚人的技術成就,，但它也并非完美。西北大學的神經(jīng)科學家格雷戈里·施瓦茨指出,，研究本身“非常精彩”,，也“令人興奮”。但Oz系統(tǒng)仍存在一些局限,。盡管有這些“漏光”,，他仍然相信“olo”確實處在人類標準色彩空間之外，“但可能沒有他們原本設想的那么遠”,。

施瓦茨還指出,，另一項主要限制是Oz原型設備的體積與可擴展性。我們距離將這種技術變成可穿戴的眼鏡或屏幕還很遙遠,。而且,，為每位被試繪制詳細的視網(wǎng)膜地圖本身就是一項非常耗費資源的工程。盡管如此,，“超級色彩”的虛擬現(xiàn)實如今比以往任何時候都更接近現(xiàn)實,。

在色彩感知研究這個領域中，科學家們常常在一些基本問題上反復探討,。Oz系統(tǒng)打開了一扇通往全新領域的大門,。光是這五位被試都對“olo”顏色的描述如此一致，而且他們都能明顯將它與人類正常色彩范圍內(nèi)的顏色區(qū)分開來,，就已經(jīng)引發(fā)了不少有趣的問題：我們的視覺感知系統(tǒng)到底有多“可塑”,？過去，神經(jīng)科學家們一直不確定,，人類是否能理解一種從未見過的新顏色,。而這項研究則進一步證明，在特定情境下,，我們的大腦是有能力識別并理解這些陌生色彩的,。