Một nhóm các nhà nghiên cứu người Mỹ gần đây đã gây chú ý với một tuyên bố khá hấp dẫn: trong nghiên cứu mới nhất của họ, họ giải thích rằng họ đã phát hiện ra... một màu sắc mới, chưa từng được con người nhìn thấy trước đây.
Những gì chúng ta thường gọi là màu sắc là nhận thức thị giác phức tạp, xuất phát từ cách não bộ của chúng ta diễn giải các tín hiệu do võng mạc tạo ra. Vai trò của phần sau là tạo ra tín hiệu khi được kích thích bởi ánh sáng có phạm vi bước sóng rất cụ thể, từ khoảng 380 nm đến 750 nm. Chúng ta nói về quang phổ khả kiến và nó thường được biểu diễn bằng cầu vồng bao gồm tất cả các màu liên quan đến dải bước sóng này.
Chức năng này dựa vào các tế bào chuyên biệt, các tế bào thụ cảm ánh sáng gọi là tế bào hình nón. Có ba loại, mỗi loại phản ứng với một phần khác nhau của quang phổ khả kiến này. Ví dụ, tế bào hình nón S nhạy cảm hơn với bước sóng ngắn và thường liên quan đến nhận thức về màu xanh lam. Ngược lại, các tế bào hình nón M nhạy cảm với các bước sóng trung gian, tương ứng với màu xanh lá cây, trong khi các tế bào hình nón L phản ứng với các bước sóng dài hơn, tương ứng với màu đỏ.
Điều này có nghĩa là trong mọi trường hợp, một tín hiệu ánh sáng nhất định không thể chỉ kích thích một loại hình nón mà không ảnh hưởng đến các loại khác; Bất kể chọn bước sóng nào, chắc chắn nó cũng sẽ gây ra phản ứng ít nhiều mạnh mẽ từ ít nhất hai loại thụ thể ánh sáng.
Độ chính xác này có vẻ như là giai thoại, nhưng nó có ý nghĩa rất quan trọng. Điều này có nghĩa là có những màu hoàn toàn mang tính lý thuyết mà mắt người không bao giờ có thể quan sát được trong điều kiện bình thường. Để đạt được điều này, cần phải kích thích chỉ một loại hình nón trong khi giữ các loại khác ở trạng thái nghỉ, điều này không thể xảy ra một cách tự nhiên vì tất cả các lý do đã nêu ở trên.
Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà nghiên cứu đã biến mình thành chuột bạch. Họ ngồi trước một phông nền màu xám trung tính trong khi tia laser của nguyên mẫu được giao nhiệm vụ chỉ kích thích các tế bào hình nón M, nhạy cảm nhất với các bước sóng liên quan đến màu xanh lá cây. Và thí nghiệm có vẻ đã thành công rực rỡ: tất cả những người tham gia đều khẳng định đã quan sát thấy một màu sắc "mới", sau này được gọi là Olo. Vì những lý do hiển nhiên, thật không may là chúng tôi không thể cho phép bạn xem nó. Nhưng các tác giả mô tả nó như một phiên bản cực kỳ mãnh liệt và bão hòa của màu xanh lục nhạt được hiển thị bên dưới.
Sau đó, các tác giả đã tiến hành thử nghiệm ở mức độ xa hơn. Họ yêu cầu những người tham gia theo dõi một chấm trắng chuyển động trong khi họ chiếu tia laser Oz vào những vùng nhỏ trên võng mạc. Những chú chuột lang cho biết chúng đã quan sát thấy “nhiều màu sắc khác nhau của cầu vồng,” cũng như một loạt “màu sắc chưa từng có ngoài phạm vi màu sắc tự nhiên của con người.”
Theo các nhà nghiên cứu, đây là “bằng chứng không thể chối cãi” về sự tồn tại của một màu sắc mới. Nhưng một số đồng nghiệp của họ lại điềm tĩnh hơn. Ví dụ, John Barbur, một nhà nghiên cứu quang học tại Đại học London, nói với BBC rằng tuyên bố này "có thể tranh luận". Ông sẵn sàng thừa nhận rằng khả năng kích thích các thụ thể ánh sáng ở võng mạc với độ chính xác như vậy là một "thành tựu công nghệ". Mặt khác, ông vẫn thận trọng hơn về những tuyên bố của các nhà nghiên cứu. Theo ông, sự kích thích không tự nhiên này đối với võng mạc có thể ảnh hưởng đến nhận thức về các thông số như độ sáng hoặc sắc thái, và do đó tạo ra phiên bản đậm hơn của một màu đã biết, thay vì tạo ra một màu mới.
"Oz đại diện cho một loại nền tảng thử nghiệm mới cho khoa học thị giác và khoa học thần kinh, nhằm mục đích kiểm soát hoàn toàn lớp tế bào thần kinh đầu tiên của não và lập trình kích hoạt từng thụ thể ánh sáng tại bất kỳ thời điểm nào," các nhà nghiên cứu tóm tắt. "Nguyên mẫu của chúng tôi đại diện cho một bước tiến trong loại kiểm soát thần kinh này và chúng tôi chứng minh khả năng cung cấp chính xác các liều lượng ánh sáng cực nhỏ đến các tế bào hình nón mục tiêu."
Văn bản nghiên cứu có sẵn tại đây.
Những gì chúng ta thường gọi là màu sắc là nhận thức thị giác phức tạp, xuất phát từ cách não bộ của chúng ta diễn giải các tín hiệu do võng mạc tạo ra. Vai trò của phần sau là tạo ra tín hiệu khi được kích thích bởi ánh sáng có phạm vi bước sóng rất cụ thể, từ khoảng 380 nm đến 750 nm. Chúng ta nói về quang phổ khả kiến và nó thường được biểu diễn bằng cầu vồng bao gồm tất cả các màu liên quan đến dải bước sóng này.
Chức năng này dựa vào các tế bào chuyên biệt, các tế bào thụ cảm ánh sáng gọi là tế bào hình nón. Có ba loại, mỗi loại phản ứng với một phần khác nhau của quang phổ khả kiến này. Ví dụ, tế bào hình nón S nhạy cảm hơn với bước sóng ngắn và thường liên quan đến nhận thức về màu xanh lam. Ngược lại, các tế bào hình nón M nhạy cảm với các bước sóng trung gian, tương ứng với màu xanh lá cây, trong khi các tế bào hình nón L phản ứng với các bước sóng dài hơn, tương ứng với màu đỏ.
Những màu sắc có thể nhìn thấy nhưng không thể có
Sự kết hợp các tín hiệu từ các tế bào hình nón này, nhạy cảm với các phần khác nhau của quang phổ ánh sáng, sau đó được não xử lý để tạo ra nhiều màu sắc mà chúng ta biết. Nhưng điều quan trọng cần lưu ý là các miền màu khác nhau liên quan đến từng loại thụ thể không hoàn toàn tách biệt. Như có thể thấy trong biểu đồ bên dưới, các dải bước sóng này chồng lấn nhau.
Điều này có nghĩa là trong mọi trường hợp, một tín hiệu ánh sáng nhất định không thể chỉ kích thích một loại hình nón mà không ảnh hưởng đến các loại khác; Bất kể chọn bước sóng nào, chắc chắn nó cũng sẽ gây ra phản ứng ít nhiều mạnh mẽ từ ít nhất hai loại thụ thể ánh sáng.
Độ chính xác này có vẻ như là giai thoại, nhưng nó có ý nghĩa rất quan trọng. Điều này có nghĩa là có những màu hoàn toàn mang tính lý thuyết mà mắt người không bao giờ có thể quan sát được trong điều kiện bình thường. Để đạt được điều này, cần phải kích thích chỉ một loại hình nón trong khi giữ các loại khác ở trạng thái nghỉ, điều này không thể xảy ra một cách tự nhiên vì tất cả các lý do đã nêu ở trên.
Olo, một "màu sắc mới"
Đây là nơi các nhà nghiên cứu từ Đại học Berkeley và Washington, những người đứng sau nghiên cứu này, vào cuộc. Họ cùng nhau thiết kế một thiết bị quang học có tên là Oz, lấy cảm hứng từ cuốn sách nổi tiếng của Lyman Frank Baum. Vai trò của nó là “hack” võng mạc bằng cách kích hoạt từng tế bào thụ cảm ánh sáng riêng biệt bằng tia laser. Về mặt lý thuyết, sự kích thích có mục tiêu này, vốn hoàn toàn không thể thực hiện được trong điều kiện quan sát tự nhiên, do đó, não sẽ hiểu đây là một màu sắc mới, chưa biết, không có trong cầu vồng nổi tiếng.Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà nghiên cứu đã biến mình thành chuột bạch. Họ ngồi trước một phông nền màu xám trung tính trong khi tia laser của nguyên mẫu được giao nhiệm vụ chỉ kích thích các tế bào hình nón M, nhạy cảm nhất với các bước sóng liên quan đến màu xanh lá cây. Và thí nghiệm có vẻ đã thành công rực rỡ: tất cả những người tham gia đều khẳng định đã quan sát thấy một màu sắc "mới", sau này được gọi là Olo. Vì những lý do hiển nhiên, thật không may là chúng tôi không thể cho phép bạn xem nó. Nhưng các tác giả mô tả nó như một phiên bản cực kỳ mãnh liệt và bão hòa của màu xanh lục nhạt được hiển thị bên dưới.
Sau đó, các tác giả đã tiến hành thử nghiệm ở mức độ xa hơn. Họ yêu cầu những người tham gia theo dõi một chấm trắng chuyển động trong khi họ chiếu tia laser Oz vào những vùng nhỏ trên võng mạc. Những chú chuột lang cho biết chúng đã quan sát thấy “nhiều màu sắc khác nhau của cầu vồng,” cũng như một loạt “màu sắc chưa từng có ngoài phạm vi màu sắc tự nhiên của con người.”
Theo các nhà nghiên cứu, đây là “bằng chứng không thể chối cãi” về sự tồn tại của một màu sắc mới. Nhưng một số đồng nghiệp của họ lại điềm tĩnh hơn. Ví dụ, John Barbur, một nhà nghiên cứu quang học tại Đại học London, nói với BBC rằng tuyên bố này "có thể tranh luận". Ông sẵn sàng thừa nhận rằng khả năng kích thích các thụ thể ánh sáng ở võng mạc với độ chính xác như vậy là một "thành tựu công nghệ". Mặt khác, ông vẫn thận trọng hơn về những tuyên bố của các nhà nghiên cứu. Theo ông, sự kích thích không tự nhiên này đối với võng mạc có thể ảnh hưởng đến nhận thức về các thông số như độ sáng hoặc sắc thái, và do đó tạo ra phiên bản đậm hơn của một màu đã biết, thay vì tạo ra một màu mới.
Tiềm năng cho nghiên cứu và y học
Nhưng dù thế nào đi nữa, công trình này vẫn khá hấp dẫn. Cuối cùng, nguyên mẫu của các nhà nghiên cứu vẫn thể hiện một cách mới để thăm dò hệ thống thị giác của con người nhằm hiểu cách thức hoạt động của nó và khám phá những giới hạn của nó. Khi trưởng thành, nó thậm chí có thể trở thành trung tâm của các phương pháp điều trị mới, ví dụ như để điều chỉnh võng mạc của người mù màu."Oz đại diện cho một loại nền tảng thử nghiệm mới cho khoa học thị giác và khoa học thần kinh, nhằm mục đích kiểm soát hoàn toàn lớp tế bào thần kinh đầu tiên của não và lập trình kích hoạt từng thụ thể ánh sáng tại bất kỳ thời điểm nào," các nhà nghiên cứu tóm tắt. "Nguyên mẫu của chúng tôi đại diện cho một bước tiến trong loại kiểm soát thần kinh này và chúng tôi chứng minh khả năng cung cấp chính xác các liều lượng ánh sáng cực nhỏ đến các tế bào hình nón mục tiêu."
Văn bản nghiên cứu có sẵn tại đây.
