БИБЛИОТЕКА  galactic.org.ua
Клуб Бронникова

ДЕМИДОВ В.

Москва
"ЗНАНИЕ" 1987 г.

1. 1.
1. 2.
1. 3.
2. 1.
2. 2.
3. 1.
3. 2.
4. 1.

5. 1.
5. 2.
6. 1.
6. 2.

КАК МЫ ВИДИМ ТО, ЧТО ВИДИМ

4.2.
Палитра
Когда в 1903 г. французский химик Луи Жан Люмьер (тот самый, который вместе со своим братом Огюстом изобрел кинематограф) решил заняться цветной фотографией, он ничего не знал о том, как устроена сетчатка курицы. И при всем при том почти буквально повторил в своем новом изобретении важную особенность ее конструктивной схемы (сетчатки, конечно, а не курицы).

У курицы, как и у многих птиц, и у некоторых видов черепах, природа поставила перед совершенно одинаковыми рецепторами сетчатки светофильтры — жировые клетки красного, оранжевого и зеленовато-желтого цветов. И еще бесцветные. А Люмьер брал зерна крахмала, окрашивал их в красный, зеленый и синий колеры, после чего посыпал этим трехцветным порошком фотопластинку.
Изобретатель руководствовался теорией цветового зрения, которую принято называть сейчас трехкомпонентной. Она ведет начало от речи «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее, в публичном собрании Императорской Академии Наук июля 1 дня 1756 года говоренное Михаилом Ломоносовым».
Наш великий ученый сообщал слушателям: «Я приметил и через многие годы многими прежде догадками, а после доказательными опытами с довольною вероятностью утвердился, что природа эфирных частиц имеет совмещение с тремя родами действующих первоначальных частиц, чувствительные тела составляющих... От первого рода эфира происходит цвет красный, от второго — желтый, от третьего — голубой. Прочие цвета рождаются от смешения первых... Натура тем паче всего удивительна, что в простоте своей многохитростна, и от малого числа причин произносит неисчислимые образы свойств, перемен и явлений».

Эта смелая мысль не была тогда по достоинству оценена научным миром. Лишь спустя полвека к ней обратился английский физик Томас Юнг, который отметил, что идеи Ломоносова дали ему, выражаясь нынешним лексиконом, материал для размышлений. Юнг обратил свой взор на вроде бы самоочевидный факт: сетчатка обязана сообщать мозгу о форме и цвете предметов, а между тем любая часть изображения может быть окрашена в любой, вообще говоря, тон. Как же глаз ухитряется видеть все многообразие красок? Неужели на любом кусочке сетчатки находится бесчисленное множество элементов, призванных реагировать каждый на свой цвет? Вряд ли: уж очень сложно.
(Несколько опережая события, скажем, однако, что уже в наши дни обнаружили это бесчисленное множество воспринимающих цвет полей — только не на сетчатке, а в мозговой коре...)

Вполне логичным выглядело иное предположение: ощущающих цвет клеток сравнительно немного, но благодаря совместной их работе возникают ощущения бесконечного богатства красок. Три эфира, упомянутые Ломоносовым, трансформировались у Юнга в три цветоощущающих элемента сетчатки. Эти предположения детально развил Гельмгольц в своем «Справочнике по психологической оптике», изданном в 1859—1866 гг. в Гейдельберге, где он читал физиологию студентам университета. После этого трехкомпонентная теория Юнга— Гельмгольца вполне утвердилась в науке о зрении.
Сейчас уже точно установлено, что в сетчатке имеются цветовые фотоприемники — колбочки — именно трех родов: у одних максимальна чувствительность к желтым лучам, у других к зеленым, у третьих к синим. Удалось даже подобраться с измерительным прибором к колбочкам обезьяны, которая различает цвета почти так же, как человек. Связь чувствительности элементов с частотой электромагнитного излучения оказалась очень близкой к той, которая следовала из теории трехкомпонентного зрения. Графики ответов занимают обширные области; размазанность кривых, перекрывающих друг друга, обеспечивает цветовое восприятие.
Но природа не поставила никаких светофильтров перед фоторецепторами нашей сетчатки. Она сделала хитрее: создала несколько разновидностей светочувствительных пигментов, каждый из которых лучше всего ловит «свои» кванты — минимальные порции света и вообще электромагнитных колебаний.

Глаз человека — система невероятно высокочувствительная. Академик Сергей Иванович Вавилов писал в книге «Глаз и Солнце», что порог раздражения палочек, с помощью которых мы видим ночью, эквивалентен силе света обыкновенной свечи, рассматриваемой с расстояния двухсот километров. Тогда на кусочек сетчатки, где находится примерно 400 палочек, попадает всего лишь шесть—девять квантов. То есть для срабатывания фоторецептора достаточно одного-единственного кванта, ибо совершенно невероятно, чтобы даже две частицы света попали точно в один и тот же рецептор.
Долгие годы этот результат, к тому же подтвержденный опытами, во время которых глаз действительно ощущал квантовый характер света (ни один прибор не способен похвастать подобной чувствительностью!), казался граничащим с чудом: как ухитрилась природа сконструировать такой механизм? Новейшие исследования дали ответ: влетевший в светочувствительную клетку фотон — это как бы палец, нажимающий на спусковой крючок ружья.

В фоторецепторах любого живого существа находится несколько видоизмененный витамин А — ретиналь. У его молекулы есть небольшой хвостик длиной в три атома углерода. Пока фотон не попал в молекулу, она изогнута так, что хвостик перпендикулярен плоскости, в которой лежат все остальные углеродные атомы. Квант заставляет хвостик повернуться, молекула становится плоской. В тонких наружных члениках палочек и колбочек молекулы ретиналя прикреплены к плоским дискам, собранным в стопку, словно монеты. Дисков множество, в палочке глаза лягушки, например, их около двух тысяч, на них несколько десятков миллионов молекул ретиналя. У фотона мало шансов проскочить мимо. Какой-нибудь диск да окажется удачливым хозяином ретиналя, поглотившего квант света.
И тогда начинается самое интересное. Стенка наружного членика фоторецептора — мембрана — вместе с окружающей жидкостью представляет собой миниатюрную электростанцию, генератор постоянного тока. Пока квант не попал в фоторецептор, мембрана почти одинаково хорошо пропускает через себя ионы калия и натрия: калий — в клетку, натрий — из клетки. Каждый ион — носитель электрического заряда, и генератор вырабатывает небольшое напряжение. «Выстрел ружья» сразу меняет картину. В мембране начинает работать насос, резко увеличивающий поток натриевых ионов и, следовательно, напряжение, отдаваемое генератором. В итоге внутренние структуры фоторецептора усиливают энергию фотона, этот первоначальный сигнал, примерно в два миллиона раз. И экспериментатор видит на экране осциллографа импульс светочувствительной клетки — ответ на попадание фотона. Все это гораздо дольше рассказывается, чем происходит. После «нажатия на спуск» сигнал фоторецептора поступает в нейронные цепи сетчатки через три тысячные доли секунды. Самое же замечательное, что природа остается верна этой схеме процесса в зрительных органах всех животных, от моллюсков до человека.

Вы спросите: а как же три цветочувствительных элемента, если один ретиналь? Тут вмешивается особый белок — опсин. Соединяясь с ретиналем-один (в его шестичленном углеродном кольце всего одна двойная связь), он дает родопсин, присущий высокочувствительным палочкам и наиболее охотно поглощающий световую энергию с длиной волны пятьсот семь микрометров. Соединяясь же в колбочках с ретиналем-два (у него две двойные связи), опсин превращается в «глубоководный» родопсин (названый так потому, что впервые был обнаружен у рыб), порфиропсин и иодопсин — соответственно в синем, зеленом и желтом фоторецепторах. Если какого-то пигмента нет, человек не ощущает соответствующих тонов, становится частично цветослепым, каким был английский физик Джон Дальтон, по имени которого и назван дальтонизмом этот недостаток зрения. Открыл его, кстати, у Дальтона не кто иной, как Юнг...

Колбочки, сравнительно малочувствительные, тяготеющие к центру сетчатки («желтому пятну»), работают днем.
Палочки, которых в двадцать семь раз примерно больше, — ночью, и поскольку их не три типа и даже не два, никаких цветов различать ни в сумерки, ни ночью не удается. «Ночью все кошки серы»,— справедливо говорит пословица. Зато «ночные» элементы сетчатки чувствительны к ультрафиолетовому свету. Нам, правда, эта способность ни к чему, и хрусталик, словно светофильтр, отсекает ультрафиолет. Но если во время операции хрусталик удаляют и заменяют пластмассовой линзой, больные потом читают всю офтальмологическую таблицу в свете ультрафиолетовой лампы! Обычно люди ничего при этом не видят и думают, что их мистифицируют.

Когда квант света попадает в ретиналь любого пигмента, тот отделяется от опсина и пигмент обесцвечивается. Родопсин, за свой цвет названный зрительным пурпуром, становится светло-желтым, почти совершенно прозрачным. Обесцвечивание интенсивнее там, где света больше, на сетчатке возникает как бы фотографический портрет. Подчеркиваю: как бы! Ибо процесс нетороплив, а глаза непрерывно в движении.
Впрочем, все это не помешало любителям сенсаций сочинить легенду: якобы на сетчатке мертвеца остается то, что он видит в последний момент, например лицо убийцы. Следователю остается аккуратно вынуть сетчатку (по иной версии, сделать фотоснимок глаза), и портрет преступника у него в руках. Увы, самые тщательные опыты не подтвердили таких рассказов. Жаль, конечно, что природа отказала правосудию в такой веской улике, да что поделаешь...

Но вернемся к теории Юнга—Гельмгольца. Она неплохо объясняет, как из цветов спектра образуются различные краски. Она подсказывает, каким способом можно «обмануть» глаз и показать ему один и тот же цвет, смешивая пары совершенно различных лучей: для этого нужно только соответствующим образом возбудить различные колбочки. Существует множество комбинаций лучей, воспринимаемых нами как белый свет: его дадут такие пары, как, например, имеющие длины волн 486 и 590 нанометров (голубой и оранжевый), 467 и 572 нанометра (синий и желто-зеленый), 494 и 640 нанометров (красный и зеленый), и так далее, и так далее... Вместе с тем красный и зеленый лучи могут дать великолепный желтый тон, который, кстати, легко составить также из оранжевого и зеленовато-синего света...



 

Цветовой круг
Обратите внимание: белый цвет — результат смешения разных
пар «цветных» лучей, ибо с точки зрения физики цвет — это свойство тел отражать или испускать видимое излучение определенного спектрального состава
и интенсивности

Рецептов создания любого цвета, лежащего в средней части спектра, оказывается тысячи. Обо всем этом убедительно говорят учебники. Умалчивают они лишь о том, чего теория не объясняет.
Дело в том, что трехкомпонентная теория плохо объясняет некоторые расстройства зрения. Например, почему некоторые дальтоники видят только синие лучи, а все остальное — в черно-белом варианте: ведь белое по этой теории есть результат сочетания трех сигналов от трех типов колбочек, а если это так, должны быть и ощущения других цветов. Словом, когда нейрофизиологи смогли подключить к ганглиозным клеткам сетчатки свои приборы, а потом стали освещать ее не белым светом, а разноцветными лучами, оказалось, что сигналы от колбочек есть, только они сочетаются между собой совсем не так, как мыслилось по теории Юнга—Гельмгольца. Что поделаешь, наука на месте не стоит, и у любой теории есть вершина и спад...

Основываясь на феномене «сине-белых» дальтонических расстройств, известный немецкий физиолог Эвальд Геринг выдвинул в 1874 г. гипотезу, весьма расходившуюся с господствовавшей тогда трехкомпонентной: вместо сложения сигналов основой было вычитание. Геринг высказал мнение, что в чувствительных элементах глаза находятся три вещества, из которых одно распадается под действием красных лучей и восстанавливается от зеленых, другое претерпевает такие же изменения благодаря синим и желтым лучам, а третье чувствительно к черным и белым. Это казалось многим нелепостью: вы когда-нибудь видели черный свет? Да к тому же никаких веществ этого рода найти не удалось, а авторитет Гельмгольца, и вполне заслуженно, был высок. Словом, о гипотезе Геринга вспоминали в учебниках как об историческом факте, чуть ли не курьезе. Но судьба почему-то любит неудачников с острым умом. Девяносто лет спустя после публикации работы Геринга вышла из печати статья Роберта Де Валуа и Джорджа Джекобса: ганглиозные клетки сетчатки глаза лягушки работают «по Герингу»!

Помните, мы говорили об обратных связях в сетчатке? (3.1) Мы увидели там систему, благодаря которой в мозг поступают из ганглиозных клеток сигналы, свидетельствующие не о яркости света на данном участке, а только об отклонениях этой яркости от некоего среднего значения, средней освещенности. Вверх — белый свет, а вниз... Иначе, как черным, его не назовешь!
Такое же положение и с цветовыми сигналами. Цветовые лучи воспринимаются лягушачьей сетчаткой с помощью полей ганглиозных клеток. Но поля эти по своим ответам гораздо сложнее, чем черно-белые. Скажем, есть поле с зеленым «он»-центром и красной «офф»-периферией. Пока никакого света на него не подано, ганглиозная клетка отправляет в мозг сигналы спонтанной активности — редкие, как бы случайные (благодаря им даже в полной темноте мы видим не черноту перед глазами, а как бы колеблющуюся серую пелену).
Исследователь включает зеленый свет на центр — спонтанная активность сменяется дробью импульсов: «Есть свет!», выключает — затормаживается даже спонтанная активность на некоторое время. С периферией, как и положено, зависимость обратная. Красное световое кольцо угашает спонтанную активность, а выключение света заставляет ганглиозную клетку дать сигнал.
А еще могут быть ганглиозные клетки, поля которых имеют
красный «офф»-центр и зеленую «он»-периферию,
красный «он»-центр и зеленую «офф»-периферню,
зеленый «офф»-центр и красную «он»-периферию... Уфф! А еще четыре такие же пары существуют для желтых и синих лучей. (У приматов такой работой заняты нейроны коры.)
Нейроны же наружного коленчатого тела лягушачьего мозга предстают перед нами в роли «весов», взвешивающих цветовые сигналы. Первый тип возбуждается от красного и тормозится от зеленого, второй, наоборот, от красного тормозится, а зеленый служит возбуждающим. Третий и четвертый типы таким же манером обращаются к голубым в желтым.

Де Валуа обнаружил, что реакция этих клеток НКТ зависит не только от длины волны света, облучающего сетчатку, но, что еще важнее, от направления сдвига этой волны при изменении освещенности. Положим, мы исследуем клетку, тормозящуюся от красного и возбуждающуюся от зеленого света. Сменив красный луч на желтый, мы получим возбуждение: произошел сдвиг от более длинных лучей к более коротким. Зато если возбуждающий зеленый сменится тем же желтым (сдвиг от коротких волн к длинным), возникнет тормозная реакция. То есть ответ ганглиозной клетки зависит не от абсолютного значения длины волн, а от длины волны «предыдущего» света. По трехкомпонентной теории такого просто быть не может.
А вот попробуйте изменять яркость возбуждающего зеленого света — клетка НКТ будет отслеживать своим сигналом эти изменения.
Аналогично действуют и другие клетки НКТ этого рода. Смотрите, какая удивительная получается картина: нейронам неважно, какова причина «позеленения» или «покраснения» цвета, падающего на поле данной клетки НКТ. Изменилась ли яркость (вышло солнце из-за туч или спряталось), стало ли иным сочетание лучей разных длин волн в спектре (в зените солнце или у горизонта со своей алой зарей) — в любом случае реакция нейронов НКТ будет соответствовать только направлению этого изменения. Словно качели в детском саду: Сережа поднимается вверх — Петя опускается...

Однако из этого следует и другой, куда более важный вывод. С помощью рецепторов сетчатки и нейронов НКТ лягушка не в состоянии увидеть цвет. И мы тоже. Самое большее — это отметим, в каком направлении по спектру (от красного конца к фиолетовому или наоборот) изменяется окраска того участка изображения, который попал на поле данного нейрона. Значит, и тут мы встречаемся все с тем же принципом: цвет «конструируется» в высших отделах мозга, а сетчатка только поставляет для этого «строительные материалы».
Действительно, в 1977 г. ученик Глезера, каунасский физиолог Альгис Бертулис со своими коллегами (а год спустя американец Д. Майкл) нашли в затылочной коре обезьяны поля — такие же, какие для черно-белых стимулов нашли у кошек Хьюбел и Визел, только отвечающие на всевозможно ориентированные полоски вполне определенного цвета.

Теперь оставалось только доказать, что нейроны коры реагируют на цветные решетки — красно-зеленые и желто-синие. Прямые опыты с нейронами и косвенные — психологические — дали одинаковые по смыслу результаты. Например, испытуемому показывали две решетки: вертикальную красно-черную и горизонтальную сине-черную. Затем вместо них появлялись две черно-белые решетки тех же пространственных частот, вертикальная и горизонтальная. Но виделись они черно-зеленой и черно-желтой, как следует из закона последовательного цветового контраста, по которому «иллюзорный» цвет виден дополнительным к истинному, предыдущему (в соответствии с работой «качелей» нейронов).

Иллюзия? Но мы-то уже знаем, что любая иллюзия — это отражение нормальной работы зрительного аппарата или иного нейронного механизма, нарочно поставленного в непривычные условия. Так и здесь. Опыт удастся лишь при равенстве (в каких-то, понятно, границах разброса) пространственных частот цветной и черно-белой решетки. В противном случае эффекта не получить. Цветоощущающие поля коры, настроенные на выделение цветных решеток, работают, по-видимому, так же, как поля лягушачьей НКТ. Если в первой фазе эксперимента они возбуждены и дают сигнал «Цвет есть!», то во второй фазе белый луч выглядит для них уменьшением яркости «их» цвета (ведь белый свет потому и белый, что не имеет резкого преобладания какого-то одного тона). То есть получается «скольжение» по красно-зеленой или сине-желтой оси сигналов. И вместо красного видится зеленый тон, вместо синего — желтый. Все те же «качели»...
Отсюда Глезер и его коллеги по Лаборатории заключают: цветовое зрение формируется благодаря тому, что в затылочной коре, помимо черно-белых полей, осуществляющих кусочное квазиголографическое представление изображений, обязаны быть нейроны, таким же квазиголографическим способом отражающие окраску. Это и есть те самые каналы передачи цвета, существование которых давно уже предполагалось.
Альгис Бертулис обнаружил в 1980—1982 гг. очень интересную их особенность: каналы (то есть составляющие их рецептивные поля) способны передавать только сравнительно низкие пространственные частоты. Это значит — не выше 10 цикл/град, если краски отстоят друг от друга далеко по спектру (скажем, красный и фиолетовый), и всего 2 — 3 цикл/град, если надо распознавать красными оранжевый, зеленый и голубой, синий и фиолетовый. Казалось бы, при таких условиях мы принципиально не в состоянии различать мелкие детали цветных изображений. Но опыты говорят иное. При нормальном освещении четкость цветового зрения около одной угловой минуты, то есть в худшем случае шестикратно, а в лучшем — тридцатикратно выше, чем следует из опытов Бертулиса. Ошибка? Некорректно поставленный эксперимент? Нет, работа безупречна. Просто цветовому зрению помогает черно-белое! Как? Чтобы рассказать об этом, придется вспомнить о некоторых опытах Ярбуса.

Глаза наши все время находятся в движении, но что случится, если их остановить? Для этого Ярбус изобрел в начале 60-х гг. присоску (мы ее уже упоминали) — крошечный проекционный аппаратик, куда можно вставлять картинки, тест-объекты. Аппаратик столь миниатюрен, что сила атмосферного давления «приклеивает» его прямо к глазному яблоку, так что тест-объект оказывается совершенно неподвижным относительно сетчатки. И... спустя одну-две секунды изображение исчезает! Вместо картинки в поле зрения возникает светло-серая пелена, которую можно увидеть, закрыв глаза или попав в темную комнату. Пелена — результат спонтанной активности ганглиозных клеток сетчатки.
Куда девалось изображение? Легкий удар кончиком карандаша по тест-объекту — и он вновь возникает, чтобы через секунду пропасть. Вот теперь все ясно: удар нарушил неподвижность картинки относительно сетчатки. Выходит, только движение (глаза или картинки, неважно) порождает зрительный образ. Оно принципиально необходимо, чтобы зрение работало. И действительно, стоит ввести перед тест-объектом что-нибудь движущееся, как этот предмет оказывается прекрасно различим на фоне серой пелены — «нуль-цвета», как назвал его Ярбус.

Совершенно неожиданное следствие вытекало из опытов: сам по себе свет еще не обеспечивает видения. Зрительная система равно отображает «нуль-цветом» и полную темноту, и неподвижные относительно сетчатки изображения. Более того, пусть яркость этого неподвижного тест-объекта сколь угодно велика — глаз этого не заметит. «Даже раскаленная, слепяще яркая нить электрической лампочки становится невидимой», — пишет Ярбус.
Какой же элемент выключается? Скорее всего, сетчатка. Ведь второй глаз, на котором нет присоски, продолжает все великолепно различать. Значит, после хиазмы все структуры зрительного аппарата, через которые проходят сигналы от обеих сетчаток, действуют нормально. А в глазу с присоской картинка попадает все время на одни и те же фоторецепторы, они воспринимают постоянную, никак не изменяющуюся яркость, хотя нуждаются в ином: чтобы световое воздействие на них было все время разным. Для этого глаза и движутся.

Что случится, если «нуль-цвет» появится на фоне какого-нибудь видимого изображения? Ярбус изготовил присоску, тест-объект которой закрывал лишь часть поля зрения. Испытуемый увидел странную вещь: тест-объект (это была просто белая бумажка) превратился в какого-то хамелеона. Стоило направить взор на зеленый щит, и она становилась зеленой, на фоне красного — красной, в несколько секунд полностью перекрашиваясь и совершенно сливаясь с ним. Бумажку заменили цветной, но это, как и следовало ожидать, совершенно не повлияло на ее «перекрасочные» свойства.
Возникло противоречие. С одной стороны, неподвижный тест-объект обязан вызвать «нуль-цвет» на том участке изображения, куда он проецируется, попадая на сетчатку. С другой стороны, зрительный тракт с этим не желает считаться и подменяет «нуль-цвет» другим, зависящим от цвета изображения. Значит, фоторецепторы фоторецепторами, а в высших структурах зрительной системы работает некий маляр.

Как он выглядит нейрофизиологически? Опыты Бертулиса и его коллег продемонстрировали, что эффект «прокрашивания» можно получить без присоски, во время нормального рассматривания. Нужно лишь установить яркость объекта и фона одинаковыми, а сам объект сделать не слишком большим, примерно в 20 угловых минут (так выглядит с десятиметрового расстояния кружок диаметром шесть сантиметров). Разница в цвете объекта и фона в этом случае может быть огромной, и все-таки объект будет окрашен в цвет фона, ассимилирован.
Выходит, сами по себе цветовые каналы еще не способны дать сведения о цвете малых объектов. Чтобы цветоощущение заработало, надо увеличить яркость объекта, повысить его контраст с фоном. На яркость же реагируют черно-белые, ахроматические поля. Как только они выделили предмет, отличили его от фона, вступают в игру цветочувствительные поля и присваивают предмету цветовой тон — «прокрашивают». Ведь различия в яркости — это пример простейшей, вырожденной текстуры, а текстурные различия улавливает ахроматический канал, который благодаря своим небольшим рецептивным полям нейронов затылочной коры обладает гораздо лучшей разрешающей способностью, нежели цветоощущающие каналы.
Это очень хорошо видно, когда на ассимилированный цвету кружочек накладывают решетку, а на фон — такую же, но по-иному ориентированную: цвет кружочка сразу проявляется, хотя его яркость осталась прежней («невидимой») относительно фона. Текстурный канал выделил форму объекта, дело цветового было окрасить, хотя выделение формы для него в таких условиях безнадежно.

То, что окончательное суждение о цвете зависит и от яркости предмета относительно фона, и от текстуры, объясняет множество эффектов, известных нам из собственного опыта. Нарисуйте на красном полотнище зеленую ветвь — ощущение зеленого цвета будет связано и с этим красным цветом, и с цветом неба, на фоне которого смотрится полотнище, и с общей яркостью освещения. Каждый новый цветовой тон, лежащий на фоне иной краски, выглядит очередной фигуркой удивительной цветовой «матрешки»: окраска каждой внутренней зависит от окраски внешней. Фон способен и «поднять», и «убить» положенный на него цвет: все дело в сложной игре сигналов-чисел, поступающих в высшие отделы мозга от нейронов затылочной коры.

Нейрофизиологи раскрыли и причину того, что наше зрение умеет брать поправку на освещение, на его спектральный состав, то есть обладает константностью. Это значит, что краски мы, в общем, воспринимаем правильно, пусть освещение будет солнечным или желтоватыми лампами накаливания. Цветные фотографические эмульсии этой способностью не обладают, и для съемки днем приходится использовать один тип пленки, а когда включены лампы — другой. Если случайно перепутать кассеты, цвета будут безнадежно искажены. А глазу хоть бы что. Он автоматически вводит коррекцию на спектральный состав (разумеется, не беспредельно).

Психологам казалось, что глаз ищет в картинке что-нибудь белое (что это действительно белое — известно из прошлого опыта) и по нему берет поправку. А если белого нет, сойдет и блик: он всегда кажется белым... Скептики возражали: затяните комнату зеленым бархатом, бликов нигде не будет, а материал как был зеленым, так им и останется. Почему? Тут даже крупные специалисты по цвету только разводили руками...
Однако совсем недавно американский нейрофизиолог Зеки обнаружил в зрительной коре обезьян {не в затылочной, а еще выше по пути движения зрительного сигнала — в так называемой престриарной) поля, которые отвечают лишь на очень узкие кусочки спектра. Ширина этих кусочков — примерно 15 нанометров, то есть пять процентов всей ширины спектра видимых лучей от красного до фиолетового. «Узкая вырезка» приводит к тому, что нейроны выделяют цвет, не обращая внимания на то, как меняется спектральный состав освещения в целом.
Нейроны Зеки резко отличаются своими свойствами от цветочувствительных нейронов заднетеменной коры. Это как бы эталоны, опорные пункты системы различения цветов. Пока освещение «более или менее белое», в нем присутствуют электромагнитные волны, соответствующие всем цветам спектра. Более того, даже цветные лампы излучают свет весьма широкого спектрального состава. И до тех пор пока от окрашенных поверхностей отражается достаточно электромагнитной энергии, чтобы фоторецепторы смогли привести в действие нейроны Зеки (увы, еще совершенно неизвестно, особые ли это фоторецепторы или, что менее вероятно, главную роль играют преобразования сигналов в промежуточных структурах зрительного механизма), зрительная система имеет «точки отсчета», на которые опираются цветоощущающие красно-зеленые и сине-желтые «качели».
Но, поздним вечером, когда на горизонте тлеет красноватая заря, спектральный состав освещения столь резко изменяется, что нейроны Зеки перестают работать. «Качели» теряют опору, показывают только, что изменилась яркость освещенных участков, а указать на цвет не могут.
Тут есть какая-то глубокая аналогия между восприятием цвета и узнаванием высоты музыкального тона. Очень многие люди умеют правильно напевать мелодии, обладают относительным слухом, но лишь единицы способны сказать: «Это фа-диез третьей октавы», когда им предъявляют чистый тон частотой 1480,0 герц, и «Это фа третьей октавы», когда частота 1396,9 герца. У этих немногих — абсолютный слух. «Трудно удержаться от предположения, что мозг человека, обладающего абсолютным слухом (в отличие от мозга других людей), хранит в долговременной памяти мысленное представление об основных тонах звукоряда», — пишет журнал «В мире науки».

Может быть, именно расстройство нейронов Зеки — причина дальтонизма, по крайней мере некоторых его проявлений? Со времен Юнга принято было считать, что причина болезни — отсутствие колбочек с одним из цветочувствительных пигментов, однако более точные измерения, проведенные академиком АПН СССР Е.Н. Молоковым и сотрудником кафедры психологии МГУ Ч.А. Измайловым, показали некорректность такой гипотезы.
Трудности, хотя и меньшие, возникают и в том случае, если предположить, что один из пигментов во всех колбочках заменяется на другой, скажем, из-за ошибки в генетическом коде. А вот отсутствие опорной точки...

В общем, гипотеза цветового зрения с нейрофизиологических позиций выглядит сейчас следующим образом.
Красно-зеленые, сине-желтые и черно-белые поля создают с помощью кусочно-квазиголографического отображения шестимерное пространство яркостей.
Крупные по размеру окрашенные поверхности воспринимаются цветочувствительными полями. А если внутри такой поверхности оказываются мелкие детали иного цвета, их контуры будут выделены черно-белыми полями, после чего красно-зеленые и сине-желтые «качели» присвоят выделенному участку... Хочется сказать: «цвет», но погодите, эти «качели» не способны определить его без сигналов от нейронов Зеки, которые укажут точную окраску почти вне зависимости от спектрального состава освещения.
То есть в зрительной системе действуют одновременно два механизма.
Один выделяет контуры, не особенно заботясь об окраске того, что внутри.
Другой прокрашивает выделенное, не обращая внимания (в известных пределах) на спектр освещающих лучей и давая нам возможность, в общем, правильно воспринимать цвета.

Эта гипотеза выдвинута Глезером и его коллегами по Лаборатории. Она обладает тем достоинством, что с единых позиций объясняет множество эффектов цветового зрения, в частности парадокс коричневого цвета.
Художник легко получит такой цвет, смешав оранжевую и черную краски. Черный тон в обыденном представлении ассоциируется с чем-то таким, что поглощает все лучи, само ничего не отражая. Хорошее приближение к столь идеальному объекту — маленькая дырочка в ящике, выложенном изнутри черным бархатом. Она действительно почти ничего не отражает, но черные краски, увы, такой способностью не обладают! Поэтому черная компонента красителей оказывается далеко не нейтральной, она изменяет не только яркость смешанных с нею красок, но и цвет. А вот можно ли так скомбинировать световые лучи, чтобы получить коричневый тон? Долгое время на вопрос отвечали отрицательно; черного света нет! Нет? А как же цветное телевидение? Испытуемого подводят к телевизору и демонстрируют примитивную картинку — оранжевое пятно на белом фоне. Поворот рукоятки — и оранжевое становится насыщенно коричневым. Что случилось? Включили еще один цветогенератор? Отнюдь! Просто уменьшили яркость фона. И для черно-белых светочувствительных полей мозга это эквивалентно добавлению в картинку черного света.

Новая гипотеза подсказывает инженерам, как строить цветоанализаторы, которые будут ничуть не хуже человеческого глаза различать краски и столь же мало (а еще важнее, так же) реагировать на изменения спектрального состава освещающего света. Эти приборы повторят схему зрительного тракта, смоделируют разделение обязанностей между сетчаткой, НКТ и зрительной корой. Тогда удастся объективно контролировать не только цвета, образуемые смешением чистых тонов спектра, но и все нестандартные, определяемые такими расплывчатыми терминами оттенки, как «горчичный», «шоколадный», «бурый» и так далее, которые вызывают столько споров, что приходится составлять атласы образцов, иначе не прийти к соглашению.

Наши семь цветов радуги — чистейшая условность. С таким же успехом спектр мог бы быть мысленно разделен и на 4, и на 14 отрезков.
Папуасы тангма, живущие в горах, называют только два цвета — мули (этим словом обозначают черный и зеленый) и мола (то есть белый, красный и желтый), а чтобы понять, о чем идет речь, добавляют уточняющее слово. Так же и у вьетнамцев всего четыре основных названия цветов и бессчетное количество дополнительных, поясняющих оттенок, —  от слова «голубой» образуется 42 производных обозначения синего, голубого и зеленого...
Семь цветов понадобились великому Ньютону, чтобы непременно привязать их к семи тонам хроматической музыкальной гаммы — тоже чистейшей условности. Зато Леонардо да Винчи считал, что основных цветов — только пять.
Вдумаемся: глаз различает тысячи оттенков, а в словаре каких-нибудь три десятка обозначений. Почему?
Потому что термин — всегда абстракция, а «абстракции и обобщения не существуют в неизменном виде на всех этапах; они сами являются продуктом социально-экономического и культурного развития» — вот вывод, к которому пришла современная наука.
Каждый народ называл цвета именно так, а не иначе только потому, что это вытекало из его условий жизни, из его деятельности.

Любой воспринимаемый человеком цвет — продукт мозговой работы. Что ж удивляться, что разные люди неодинаково видят краски, по-разному ощущают гармоничность или диссонансность их сочетаний? Даже среди художников (хотя, если разобраться, почему «даже»?) одни больше преуспевают в изображении форм, а другие лучше чувствуют живописную сторону дела. История живописи сохранила имена выдающихся колористов — Веласкеса, Тициана, Веронезе, Рафаэля. Русские критики так, например, отзывались о колористическом мастерстве Сурикова: «...дал новую, чисто русскую гамму красок, которой воспользовались Репин и Васнецов и следы которой мы можем найти в палитре Левитана, Коровина, Серова»; «угадал странную красивость русского колорита»; «цвета сливаются в непередаваемую гамму, постигаемую зрением и не поддающуюся наглядному описанию». Сам художник шутливо говаривал: «И собаку можно рисованию выучить, а колориту — не выучишь».

В последние десятилетия цветом пристально интересуются не только художники, но и инженеры. По мнению некоторых исследователей, половина несчастных случаев на производстве происходит потому, что машины и цеха окрашены без учета свойств человеческого зрения. Черный цвет ассоциируется с тяжестью, белый и голубой — с чем-то легким, праздничным. Освещенная красным абажуром комната кажется теплой, а смените его на синий— люди станут ежиться, будто повеяло прохладой.

Чувства, подстегнутые цветом, спорят с весами и термометром. Список влияний так же длинен, как список красителей: работоспособность и кровяное давление, аппетит и внимание, эмоции и острота слуха — вот несколько взятых наугад «параметров» человека, подверженных воздействию красок и лучей. Психологи провели опыт: осветили аппетитно накрытый стол светом, прошедшим через такой светофильтр, что окраска кушаний резко изменилась. Мясо стало серым, салат — фиолетовым, зеленый горошек превратился в «черную икру», молоко приобрело фиолетово-красный тон, яичный желток — красно-коричневый... Гости, только что пускавшие слюнки в предвкушении богатого ужина, оказались не в силах даже попробовать столь странную пищу. А тем, кто ради науки все же приступил к трапезе, стало дурно...

Воздействие цвета иной раз сильнее выговоров и запретов. Если поставить урну на белый круг или квадрат, люди стараются поточнее бросить окурок, чтобы тот не упал на белое. Желтые стены классов и коридоров меньше провоцируют школьников на занятия «живописью». Оператор точнее считывает показания приборов, если пульт окрашен в теплые тона. И так далее, и так далее — результаты, которые говорят: мозг наш — не только создатель цвета, но и его подчиненный.

продолжение
5.1.

 

1. 1.
1. 2.
1. 3.
2. 1.
2. 2.
3. 1.
3. 2.
4. 1.

5. 1.
5. 2.
6. 1.
6. 2.

- человек - концепция - общество - кибернетика - философия - физика - непознанное
главная - концепция - история - обучение - объявления - пресса - библиотека - вернисаж - словари
китай клуб - клуб бронникова - интерактив лаборатория - адвокат клуб - рассылка - форум