آیا میتوانیم مغزمان را برای دیدن رنگ های جدید تربیت کنیم؟

محققان این سوال را مطرح می‌کنند که اگر مغز ما بتواند سه ورودی رنگ اصلی را دریافت کند و آنها را به طیف رنگ‌ های مختلفی تبدیل کند که می‌توانیم ببینیم، آیا کمی کار ذهنی بیشتر، می ‌تواند منجر به فعال سازی رنگ ‌های مختلف شود؟

پاسخ در اینجا برای پرنده ‌های «چرخ ریسک سر آبی» است که تلاش می ‌کنند بین نر و ماده خود تمایز قائل شوند. تاج جنس نر، فرابنفش (UV) است که این تمایز برای ما انسان ها نامرئی است. در کنار سایر پستانداران، بینایی ما فقط در سه رنگ است: قرمز، سبز و آبی. بسیاری از پستانداران دیگر معمولا دو رنگ( آبی و سبز) می بینند در حالی که پرندگان ترکیبی از 4رنگ(فرابنفش ، قرمز،سبز و آبی) است.

نگاه کردن به تکامل

چشم ها، همانطور که امروز آنها را می شناسیم و دوستشان داریم، احتمالاً 800 میلیون سال پیش سفر تکاملی خود را در برخی از اولین موجودات زمین آغاز کردند. بادن می‌گوید: «این موجودات اجدادی در آب زندگی می‌کردند، بنابراین توانایی تشخیص منابع نور - برای تمایز روز از شب و نشان دادن عمق – که برای بقا مفید بوده را داشتند. در نتیجه، تکامل، گیرنده ملاتونین را به پروتئین اپسین جهش داده، که تقریباً اساس همه گیرنده‌ های نوری شده و بیش از 500 میلیون سال پیش در طی انفجار کامبرین به شبکیه مهره‌داران رسیده است. بادن که مجذوب تکامل سیستم بینایی مهره‌داران کلاسیک شده بود، از تصویربرداری دو فوتونی و آنالیز محاسباتی، در کنار کار میدانی با دوره ‌های دوربین تخصصی و نورسنج، برای مطالعه گورخرماهی به عنوان مدل‌هایی از اجداد اولیه ما استفاده کرد.

گورخرماهی دارای چهار گیرنده رنگی است که به سلول های مخروطی معروف هستند – قرمز، سبز، آبی و فرابفش، که هر کدام نقش مشخصی دارند. دریافتیم که مخروط های قرمز، نور را حس می کنند. سبز و آبی حس و فرابنفش به شناسایی غذا کمک می کند. بادن توضیح می ‌دهد که مهم ‌تر از همه، تمام پردازش ادراک رنگ در سیناپس خروجی گیرنده‌ های نوری - در خود شبکیه، اتفاق می ‌افتد.

تولید ادراک

بینایی ما با گورخرماهی متفاوت است، که چهار مخروط شبکیه آن به عنوان نورون عمل می کنند و هر کدام دارای پروتئین های سطح سلولی متمایزی هستند که کار تمایز طول موج ورودی را مستقیم و در نتیجه آسان می کند. شبکیه چشم انسان دارای سه گیرنده رنگ است که هر کدام به قسمت های مختلف طیف نور حساس هستند. یک مخروط با طول موج کوتاه به نور آبی پاسخ می دهد. از دو مورد دیگر، مخروط با طول موج متوسط رنگ سبز و مخروط با طول موج بلند قرمز را حس می کند. اما برخلاف گورخرماهی، اینها تنها اولین مرحله از درک رنگ ما هستند. در حالی که مخروط شبکیه "آبی" متمایز است، دو مخروط دیگر – ظاهرا "سبز" و "قرمز" - در واقع هر دو مخروط "قرمز" هستند - مخروط اصلی و همسان است که به طول موج کمی متفاوت پاسخ می دهد، رنگ سبز را حس می کند. به طور اساسی، از نظر تکاملی و مولکولی، آنها یکسان هستند.

بادن می نویسد: « در نتیجه، مدار شبکیه نمی تواند بین آنها تفاوت قائل شود و بنابراین مشکل را به مغز منتقل می کند.  چگونه این فرآیند کار می کند یک راز باقی مانده است، اما احتمالاً شامل نوعی الگوریتم است که در رشد اولیه نوزاد ایجاد شده است».

دلیل علمی که ما نمی توانیم فضای رنگی خود را گسترش دهیم

اما اگر حس رنگ ما توسط سیگنال‌ های گیرنده نوری رمزگشایی مغز تولید می ‌شود، چرا نمی ‌توان پردازش عصبی را آموزش داد، یا برای گسترش فضای رنگی ما، مانند نرم ‌افزاری برای دستکاری تصاویر دیجیتال، تکامل پیدا نکرد؟

بادن می گوید: « وقتی مغز سیگنال ‌های مخروط را برای ایجاد حس رنگ مقایسه می‌ کند، طول موج اصلی را حدس می‌زند. برای رسیدن به این هدف، مدارهای عصبی باید بدانند که به کدام گیرنده نوری گوش می دهند».

«در حال حاضر سیگنال های کمی برای کار کردن وجود دارد، اما مغز بزرگ ما این کار را یاد گرفته است. به طور کلی، احتمالا مغز تا جایی که امکان داشته آن را پیش برده و اکنون برای کار با طول موج ‌های موجود مخروط‌ های ما آماده شده است». در نهایت حتی الگوریتم ‌های پیچیده نیز با ورودی ‌هایشان محدود می ‌شوند، که نشان می‌دهد تنها راه برای گسترش فضای رنگی ما تغییر ورودی ‌های شبکیه است. اما اگر قرار باشد که تکامل بینایی از دست رفته اجدادیمان را به ما بدهد، به عنوان مثال، به ما توانایی دیدن فرابنفش را بدهد، ممکن است نیاز به معاوضه ای مانند افزایش خطر ابتلا به سرطان داشته باشد.

با کمال تعجب، تقریباً تمام مهره داران مدرن - ماهی ها، دوزیستان، خزندگان و پرندگان - گیرنده های رنگ اجدادی را حفظ کرده اند. بادن نتیجه می گیرد: « پستانداران، از جمله ما، به دور از استاندارد طلایی دید رنگی، بخش مجزا هستند، که احتمالاً نتیجه تاکتیک‌های بقای تکاملی است که به عصر دایناسورها بازمی‌گردد. سوال واقعی این نیست که چگونه می‌ توانیم بیشتر ببینیم، اما چگونه می ‌توانیم به همان اندازه اندکی که داریم، ببینیم؟».

برای مشاهده منبع کلیک کنید.