دانشمندان با تحریک چشم انسان، رنگ جدیدی به نام «اولو» را نمایان کردند

پژوهشگران با استفاده از تکنیکی به نام “Oz” موفق شدند چشم انسان را به گونه‌ای تحریک کنند که رنگ جدیدی خارج از طیف دید طبیعی بشر به نام اولو ببیند.

به گزارش تک‌ناک، این رنگ که شرکت‌کنندگان آن را «آبی-سبز با درجه اشباعی بی‌سابقه» توصیف کرده‌اند، نتیجه یک آزمایش بصری بی‌سابقه است.

این پژوهش که جمعه، ۱۸ آوریل در ژورنال Science Advances منتشر شد، توسط گروهی از دانشمندان از جمله جیمز فانگ، دانشجوی دکترای علوم کامپیوتر در دانشگاه کالیفرنیا برکلی انجام شده است.

به گفته فانگ، هدف نهایی آنها، کنترل برنامه‌پذیر تک‌تک گیرنده‌های نوری (فتورسپتورهای) شبکیه است. هرچند هنوز این هدف به‌ طور کامل محقق نشده است، اما تکنیک ارائه‌شده نشان می‌دهد که بسیاری از اصول کلیدی در عمل قابل دستیابی هستند.

کشف سیگنال‌های مرموز در اعماق یخ‌های قطب جنوب توسط ANITA ناسا

01
از 03
رنگ اولو فراتر از مرزهای طبیعی بینایی

چشم انسان دارای دو نوع گیرنده نوری است، که شامل سلول‌های «میله‌ای» برای دید در نور کم و سلول‌های «مخروطی» برای تشخیص رنگ در نور زیاد است. مخروط‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند، که به‌ ترتیب به نور قرمز (L)، سبز (M) و آبی (S) حساس هستند. مغز با تحلیل الگوهای تحریک این سلول‌ها، رنگ‌های مختلف را ادراک می‌کند. اما در حالت طبیعی، تحریک M cones (گیرنده‌های حساس به سبز) بدون تحریک هم‌زمان L و S cones ممکن نیست.

پژوهشگران با استفاده از تکنیک “Oz” موفق شدند که فقط سلول‌های M را تحریک کنند؛ دستاوردی که باعث شد رنگی جدید به چشم انسان نمایان شود. نام این رنگ، “olo”، بر اساس مختصات آن در یک فضای سه‌بعدی رنگ انتخاب شده: «۰، ۱، ۰» که در آن تنها گیرنده M فعال شده است.

این نمودار نشان می‌دهد که در شرایط طبیعی، فعال شدن مخروط‌های M اغلب با فعال شدن مخروط‌های S و L نیز همراه است. پژوهشگران در مطالعه جدید، مخروط‌های M را به‌ طور مجزا فعال کردند.

02
از 03
تکنیک “Oz”: مسیری نو به سمت درک پیشرفته رنگ

برای اعمال این تحریک هدفمند، ابتدا از شبکیه هر فرد تصویربرداری دقیق انجام شد و مکان دقیق هر سلول مخروطی مشخص گردید. سپس با استفاده از فناوری “AO-OCT”، حساسیت نوری سلول‌ها تعیین شد و نقشه‌ای دقیق از شبکیه تهیه گردید. در گام بعد، با استفاده از لیزرهای با دوز بسیار پایین، تنها گیرنده‌های M در یک نقطه خاص تحریک شدند و تصویر «اولو» برای شرکت‌کنندگان قابل مشاهده گردید.

تکنیک Oz روشی تجربی و پیشرفته برای تحریک مستقیم و هدفمند گیرنده‌های نوری (مخروطی) در شبکیه چشم انسان است، که توسط گروهی از پژوهشگران برای مطالعه عملکرد بینایی توسعه یافته است. این روش با استفاده از لیزرهای بسیار دقیق و ضعیف (لیزر مایکرودوز)، سلول‌های خاصی را در شبکیه، مانند گیرنده‌های M (حساس به سبز)، به‌ صورت انفرادی و مجزا فعال می‌کند، بدون آنکه گیرنده‌های دیگر مانند: L و S نیز هم‌زمان تحریک شوند.

برای اجرای این تکنیک، ابتدا با فناوری AO-OCT (توموگرافی انسجام نوری با اپتیک تطبیقی)، نقشه‌ای دقیق از شبکیه هر فرد تهیه می‌شود تا محل قرارگیری گیرنده‌های L، M و S شناسایی گردد. سپس در هنگام آزمایش، شرکت‌کننده به یک نقطه خیره می‌ماند و تحریک نوری فقط در نقطه‌ای خاص از شبکیه انجام می‌شود؛ حتی حرکت‌های بسیار ظریف چشم نیز در زمان واقعی ردیابی می‌شود تا لیزر دقیقاً به هدف اصابت کند.

نام Oz برگرفته از داستان «جادوگر شهر اُز» است، که در آن مردم شهر زمردی برای دیدن دنیای اطراف، عینک‌هایی سبزرنگ به چشم می‌زنند، که اشاره‌ای نمادین به دگرگونی در ادراک بصری می‌باشد. این تکنیک راهی نوین برای آزمایش مرزهای بینایی انسان، درک رنگ‌های جدید و مطالعه دقیق‌تر بیماری‌های بینایی محسوب می‌شود.

به گفته شرکت‌کنندگان، رنگ جدید «اولو» در مقایسه با نور لیزر سبز تک‌رنگ، بسیار اشباع‌تر و زنده‌تر به نظر می‌رسید، به‌ طوری‌ که حتی نور لیزر نیز در برابر آن «پریده‌رنگ» به نظر می‌رسید.

دانشمندان اثر شگفت‌انگیز لیزر بر ساختار ماده را آشکار کردند

03
از 03
چالش‌ها و کاربردهای آینده

در حال حاضر، این سیستم تنها در محیط آزمایشگاهی و با تجهیزات تخصصی قابل اجرا است. از جمله محدودیت‌ها، عدم امکان مشاهده مستقیم رنگ از مرکز میدان دید است، چرا که گیرنده‌های مخروطی در ناحیه مرکزی شبکیه (فووا) بسیار کوچک‌ هستند و هدف‌گیری لیزر روی آنها دشوار است. همچنین شرکت‌کنندگان باید در تمام مدت به یک نقطه ثابت نگاه کنند، چرا که فقط بخش کوچکی از شبکیه آنها نقشه‌برداری شده است.

با وجود این، تیم پژوهشی در حال بررسی کاربردهای بالقوه تکنیک Oz برای شبیه‌سازی بیماری‌های چشمی، درمان کوررنگی و حتی بازآفرینی تجربه دیدن با چهار نوع گیرنده رنگ (پدیده تتراکروماتی) هستند؛ قابلیتی نادر که در برخی افراد وجود دارد و باعث درک رنگی بسیار گسترده‌تر می‌شود.

اگرچه استفاده عمومی از این تکنولوژی در تلویزیون‌ها یا گوشی‌های هوشمند در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، اما دانشمندان برای نخستین‌بار موفق شده‌اند دریچه‌ای به دنیایی از رنگ‌ها بگشایند، که تاکنون برای بشر ناشناخته بوده‌اند و رنگ «اولو» اولین گام در این مسیر است.