世上只有五个人，看到了这种前所未有的颜色。

彩虹，估计要“升级”了。一种全新的高科技呈色方法，让五位实验参与者看到了超出人类标准视觉范围的颜色。作为一种“概念验证”，该研究于4月18日在《科学进步》杂志上发表，展示了该技术有望帮助神经科学家探索以前难以解决的视觉感知问题。将来，它甚至可以帮助色盲病人感受完整的色谱。，也可以让普通视力的人识别出几百、几千甚至几百万种视力。原本无法区分的色调。

“这是一项技术壮举。”华盛顿大学眼科系的神经科学家杰伊·内茨教授（Jay Neitz，没有参与这项研究)说，“他们所做的几乎和科幻小说一样，令人惊讶——这项技术真的令人难以置信。”

这种新的方法和原型设备被称为“Oz Vision System”(奥兹视觉系统)，名字显然是对电影《绿野仙踪》的致敬[电影中有一首经典歌曲叫《彩虹彼端》（Over the Rainbow）】。而且这种新颜色被称为“olo”，它的名字来源于它在理论色彩空间中的坐标值：[0,1,0]。

色彩空间是什么？

色彩空间是以“三色视理论”为基础，用来描述和绘制人类可见色彩的标准方法。——也就是说，大多数人有三种视锥细胞。。在我们的眼睛里感光细胞对短波长、中波长和长波长分别敏感。，蓝色、绿色和红色相对应。正是通过这三种锥状细胞的搭配，大多数人都能大致分辨出来。百万种能见光中的不同颜色。

但是即使在可见光范围内，也有一些颜色是三色视人类无法真正“看见”的。因为三个锥状细胞对光的响应曲线存在重叠。，特别是中波长M型细胞(对绿色敏感)的响应区域与长波(L型)和短波(S型)细胞交叉。在自然条件下，没有波长光能只能在人类眼中独立激活M型细胞。因此，每当你看到“绿色”的时候，其实其他颜色总是有点混杂。——比如来自L型细胞的蓝色或者S型细胞。

“Oz系统”打破了人类视觉的自然限制。它的研究协议允许科学家对特定的视锥细胞进行精确刺激，比如M型细胞的独立激活。这样，受试者可以看到一种极其纯净、强烈的绿色。(或者蓝绿色，不同人的描述略有不同)，这种颜色过去被归类为“虚构色”（imaginary color），由于人的眼睛在自然状态下无法感知到它。。

欢迎来到“Oz”

Oz系统的第一步是对每个受试者进行测试。绘制一张极其详细的视网膜“地图”，对每个感光细胞进行分类。这个“个性化地图”随后被用来指导一个激光器，它可以使眼睛安全，发射非常精确的光束，做到一次只打到一个细胞上。。为了达到这种精度，计算机系统必须立即检测和调整眼睛的微妙但不可避免的移动。独立刺激锥状细胞不会产生可感知的颜色，所以Oz会走得更远。只有当激光通过目标细胞时，激光才能以锯齿状的形式快速通过预选的细胞区域发光。。目标细胞是一种被归类为M型感光细胞的视锥细胞，这是一项新研究。

一般来说，人类感知的颜色是由不同波长的光以一定比例和模式刺激我们的视锥细胞产生的。然而，在Oz视觉系统中，选定的细胞可以被精确刺激。即使只使用一种波长光，也能让人感受到无数不同的颜色。。

当前Oz原型装置包括传感器阵列、激光光源、反射镜和光子计数器。，它整合了几十年积累的许多技术成果。罗切斯特大学眼科助理教授、神经科学家莎拉·帕特森:“这是几十年来所有这些技术发展的成功人士。（Sara Patterson）评论说，她没有参加这个研究。"我认为这真的很棒。"

研究小组用五个人类来验证Oz系统的效果。，并且通过多种方式确定他们所看到的确是前所未有的新颜色。他说：“这是一个非常严格控制的实验。”帕特森补充道。它们呈现出不同颜色的背景。olo“颜色，加入运动覆盖层，并将其与人类正常颜色边缘的一些颜色进行比较。在这种实验中，研究人员要求被试使用旋钮进行调整。olo"色块，直到它看上去与真正的色块一致。在所有的前提下，受试者必须加入大量的白光来“稀释”olo颜色，直到他们认为它看起来与普通颜色方块一致。”

绿色新纪元

那么，“olo“颜色到底长什么样？

“olo 看上去像一种蓝绿色，是我见过的最饱和的蓝绿色或绿色。”加州大学伯克利分校的计算机科学家、视觉计算专家吴义仁（Ren Ng）表示。他不仅是这项研究的合作者之一，而且亲自作为受试者经历了“olo"。"这种颜色很容易命名，而且非常清晰可感知"，但是它的饱和度远远高于自然界中的任何颜色。。他把看到“olo“这种感觉比第一次看到绿色激光笔更令人震惊。但是现在，我可能会说，‘哇，这是我见过的最绿的绿色’，olo 更胜一筹。

在Oz视觉测试之前，研究人员汉娜·多伊尔（Hannah Doyle）首先要对扫描激光检眼系统进行校准。

为了看到“olo“受试者必须保持极其静止，甚至在研究中使用咬合支架来固定头部。受试者应该盯着一个空间中的固定点，激光刺激视线边缘的一个正方形区域。吴义仁说，这样的刺激让“olo“以视觉斑点的形式出现，面积约为天空中满月视觉大小的两倍。。只需眨眼，系统就必须对运动进行重新校准，所以“olo“每次只会出现几秒钟，然后消失，再次闪现。虽然这段经历很短暂，但Ren仍然兴奋地说:“太酷了，我很开心！”

彩虹般的概率

对于未来，吴义仁更是充满期待。”olo"的出现证实了，在技术上，准确激活特定的视锥细胞是合理的。。由于这一方法得到了有效的验证，因此还有许多方向可以扩展。

目前，研究小组正在探索Oz系统能否帮助色盲人士？——也就是说，有两种锥形细胞(称为“功能性二色视觉”)的人暂时拥有完整的人类色觉范围。理论上，这可以通过部分视锥细胞“人为分类”用激光有选择地、不与其他细胞同步地刺激它们来实现它们缺失的类型。吴义仁解释说，到目前为止，这项研究取得了顺利的进展。

这已经不是人类第一次尝试“修复”色盲了。杰伊·内茨在2009年的一项里程碑研究中（Jay Neitz）通过基因疗法与同事进行治疗，将第三种视锥细胞引入色盲猴子眼中。。结果令人鼓舞——猴子可以在检测过程中区分它们原本看不见的物体。

但是猴子毕竟不能告诉我们他们的真实经历，所以科学家也不能确定他们是否真的“看见”了原本无法识别的颜色。内茨说：“我们实际上并不知道他们到底看到了什么。假如使用Oz系统使人类色盲者得到第三种视锥细胞刺激，每个人都能清楚地描述他们是否真正体会到新的颜色。。他说：“这实际上是我多年前的梦想，”他说，“现在看起来真的有希望完成它。

吴义仁和他的同事希望在更远的未来更进一步。她们构想，总有一天，Oz系统可以模拟“四色视者”（tetrachromats）视觉体验——这种能力存在于一些动物(如鸟类、鱼类)和极少数人类个体中。它们有四个锥形细胞，颜色分辨率是普通人的100倍。然而，目前的技术无法实现这一点。

虽然Oz系统确实是一项惊人的技术成就，但它并不完美。西北大学的神经科学家和助理教授格雷戈里·施瓦茨（Gregory Schwartz）指出，研究本身是“精彩”和“令人兴奋”的。然而，Oz系统仍然存在一些局限性，研究者在文章中诚实地列出了这些问题。

尽管Oz是迄今为止人类最精确的视锥细胞刺激系统，但是它的精确度并不是100%。相当一部分激光光子没有击中目标细胞。，而是“透光”到了其它细胞。——大约三分之二的光子被非目标细胞吸收。施瓦茨说：“他们在文章中很诚实。”尽管有这些“透光”，他仍然相信“olo”确实是在人类标准的色彩空间之外，“但也许没有他们原本想象的那么远”。

施瓦茨还指出，另一个主要限制，Oz原型设备的体积和可扩展性。我们离把这项技术变成可穿戴的眼镜或屏幕还很远——这些设备不仅需要能够准确跟踪眼球运动，还需要实现完整的Oz色彩体验。而且，为每一位受试者绘制详细的视网膜地图，本来就是一个很耗资的工程。(这也是本次实验受试者数量如此之少的原因之一)。即便如此，“非常多彩”的虚拟现实现在也比以往任何时候都更接近现实。

在色彩感知研究领域，科学家们经常反复讨论一些基本问题，使用相似的方法，比如色彩视觉的神经通路，或者色彩感知中视网膜和大脑的功能。然而，帕特森指出，Oz系统打开了通往新领域的大门。

她提到，光是这五个被试都对“olo"颜色描述如此一致。，而且他们都能明显区别于人类正常颜色范围内的颜色，引发了很多有趣的问题:我们的视觉感知系统有多“可塑性”？过去，神经科学家一直不确定人类是否能理解一种从未见过的新颜色。这项研究进一步证实，我们的大脑在特定的情况下，能够识别和理解这些不熟悉的颜色。。

“有时候，当你把系统推到平时运行范围之外的极限，就像他们现在做的那样，你真的可以学到全新的东西。”帕特森说:“我迫不及待地想看看接下来的研究会是什么样子。”——只是很难想象未来会有多丰富多彩。

原文：

https://www.popsci.com/health/new-color-green

本文来自微信微信官方账号“神经现实”（ID：neureality），作者：LAUREN LEFFER，译者：EY，36氪经授权发布。

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