Czy można odkryć nowy kolor?

Pró­bo­wa­łeś kiedyś wyobra­zić sobie zupeł­nie nowy kolor? Ja pró­bo­wa­łem. Kiedy jako nasto­la­tek roz­po­czą­łem swoją przy­go­dę z dzie­ła­mi sir Ter­ry­’e­go Prat­chet­ta, już w pierw­szej książce tra­fi­łem na opis okta­ry­ny – ósmej barwy Świata Dysku, dostęp­nej wyłącz­nie oczom cza­ro­dzie­jów i kotów. Koloru Magii.

Okta­ry­na, kolor magii. Żywy, jaskra­wy, wibru­ją­cy, był bez­dy­sku­syj­nym odcie­niem wyobraź­ni, ponie­waż gdzie­kol­wiek się poja­wiał, sta­no­wił znak, że zwykła materia jest zale­d­wie sługą mocy magicz­ne­go umysłu. Był czarem uwi­docz­nio­nym. Chociaż Rin­ce­wind zawsze uważał, że wygląda jak fiolet z domiesz­ką zieleni.

Nie­ste­ty, tak jak nie docze­ka­łem się w jede­na­ste uro­dzi­ny odwie­dzin sowy z listem w dziobie, tak nie było mi dane ujrzeć okta­ry­ny. Naj­wy­raź­niej nie jestem mate­ria­łem na czarodzieja.

Ale od czego mamy naukę? Do cza­so­pi­sma Science wpłynął nie­daw­no artykuł opi­su­ją­cy odkry­cie “Nowego koloru poprzez sty­mu­la­cję poje­dyn­czych foto­re­cep­to­rów”. Co prawda, nie przy­po­mi­na on wibru­ją­ce­go mariażu fioletu z zie­le­nią, a bar­dziej nie­spo­ty­ka­nie nasy­co­ne połą­cze­nie nie­bie­skie­go i zie­lo­ne­go — ale to już coś. Badacze z Uni­wer­sy­te­tu Kali­for­nij­skie­go w Ber­ke­ley nadali odkry­tej barwie krótką nazwę: olo.

Jak można odkryć kolor? To katalog kolorów nie jest zamknięty?

Żeby to ustalić, trzeba naj­pierw pochy­lić się nad samym poję­ciem koloru. Mamy przy tym do roz­pa­ko­wa­nia dwa wątki: fizycz­ny i bio­lo­gicz­ny. Zacznij­my od tego pierwszego.

Oko czło­wie­ka ewo­lu­owa­ło w taki sposób, że reje­stru­je tylko ogra­ni­czo­ny, śmiesz­nie wąski wycinek widma elek­tro­ma­gne­tycz­ne­go. Jeżeli nie jesteś mutan­tem, wężem lub psz­czo­łą widzisz tylko fale o dłu­go­ści od około 380 do 750 nano­me­trów. W tym zakre­sie miesz­czą się wszyst­kie barwy tęczy: od fioletu, przez nie­bie­ski, cyjan, zielony, żółty i poma­rańcz, aż po czer­wień. Fale krótsze od fioletu (ultra­fio­let, pro­mie­nie gamma) lub dłuższe od czer­wie­ni (pod­czer­wień, fale radiowe) pozo­sta­ją przed nami ukryte. Może i to lepiej, bo wraż­li­wość aparatu wzro­ko­we­go np. na wszech­obec­ne mikro­fa­le, mogłaby być napraw­dę uciążliwa.

Teraz druga połowa pro­ble­mu. Żeby fala elek­tro­ma­gne­tycz­na o dłu­go­ści, dajmy na to 635–770 nm, stała się dla naszego mózgu “czer­wie­nią”, musi zostać zare­je­stro­wa­na i podana dalej przez odpo­wied­nie foto­re­cep­to­ry. Tę rolę pełnią wyspe­cja­li­zo­wa­ne komórki osa­dzo­ne w siat­ków­ce ludz­kie­go oka, nazy­wa­ne czopkami.

Mamy trzy rodzaje czopków, które są wraż­li­we na różne dłu­go­ści fali świetlnej:

• czopki S (od ang. short) — reagują na krótkie fale, np. fioletowy,
• czopki M (medium) — reagują na średnie fale, np. zielony,
• czopki L (long) — reagują na długie fale, np. czerwony.

Roz­waż­my banan. 

Jeżeli pój­dziesz do kuchni i spoj­rzysz na owoc, fale światła o okre­ślo­nej dłu­go­ści odbi­ja­ją się od jego powierzch­ni i tra­fia­ją do twoich oczu, akty­wu­jąc czopki L i M w podob­nym stopniu, a czopki S prawie wcale. Twój mózg zin­ter­pre­tu­je ten kon­kret­ny wzór akty­wa­cji jako kolor żółty. Tak powsta­je zmy­sło­we wra­że­nie barwy. To sposób, w jaki nasz mózg inter­pre­tu­je różne kom­bi­na­cje aktyw­no­ści trzech rodza­jów czopków.

Pojawia się tu jednak pewien klu­czo­wy aspekt. Otóż światło zawsze pobudza więcej niż jeden rodzaj recep­to­rów naraz. Promień świetl­ny, który akty­wu­je czopki M, prze­waż­nie będzie również w jakimś stopniu drażnić czopki L lub czopki S albo jedne i drugie.

Co zabawne, możliwa ist­nie­je też kon­fi­gu­ra­cja, która uru­cha­mia czopki L i czopki S z pomi­nię­ciem pośred­nich czopków M. W ten sposób odbie­ra­my róż/purpurę/magnetę, czyli barwy, które fizycz­nie rzecz biorąc… nie ist­nie­ją. Jeśli jesteś zdzi­wio­ny, pomyśl o tym, że przy roz­sz­cze­pia­niu światła pry­zma­tem, nigdy nie widać różu. To kolor per­cep­cyj­ny, dzięki któremu mózg wypeł­nia sobie lukę między czer­wie­nią a fio­le­tem, leżą­cy­mi po prze­ciw­nych stro­nach spektrum.

Ale to tylko pobocz­na cie­ka­wost­ka. Zmie­rzam do tego, że nie ma natu­ral­ne­go światła, które akty­wu­je tylko jeden rodzaj czopków, pozo­sta­wia­jąc pozo­sta­łe dwa cał­ko­wi­cie nienaruszone.

Co by się stało, gdybyśmy mogli aktywować jeden rodzaj czopka?

Właśnie to pytanie zadał sobie zespół naukow­ców pod kie­row­nic­twem Rena Nga z Ber­ke­ley. Opra­co­wa­li oni super-wyra­fi­no­wa­ny system badaw­czy o nazwie Oz (tak, to od “Czar­no­księż­ni­ka z Krainy Oz” i jego Szma­rag­do­we­go Miasta — naukow­cy lubią lite­rac­kie odnie­sie­nia), który wyko­rzy­stu­je pre­cy­zyj­nie ste­ro­wa­ne lasery, pozwa­la­ją­ce strze­lać mikro­sko­pij­ny­mi dawkami światła wprost do wyse­lek­cjo­no­wa­nych komórek na siatkówce.

Wcze­śniej badacze użyli adap­ta­cyj­nej optycz­nej tomo­gra­fii kohe­rent­nej (AO-OCT) do spek­tral­nej kla­sy­fi­ka­cji czopków w oku każdego z uczest­ni­ków eks­pe­ry­men­tu. W ten sposób spo­rzą­dzi­li coś w rodzaju wir­tu­al­nej mapy siat­ków­ki, wska­zu­ją­cej, gdzie dokład­nie znaj­du­ją się czopki S, M i L. Następ­nie dokład­nie prze­śle­dzi­li ruch oka na pozio­mie komór­ko­wym (bo twoje oko zawsze wyko­nu­je mimo­wol­ne ruchy) i prze­szli do tego co naj­lep­sze, czyli pre­cy­zyj­ne­go piesz­cze­nia wybra­nych czopków — ale tylko rodzaju M — mikro­im­pul­sa­mi lasera.

W kame­ral­nej próbie wzięło udział pięciu ochot­ni­ków, w tym trzech współ­au­to­rów badania (przy­naj­mniej nikt im nie zarzuci, że męczyli osoby postron­ne) oraz ich dwóch gości z Uni­wer­sy­te­tu Waszyng­toń­skie­go, którym nie zdra­dzo­no celu eks­pe­ry­men­tu. Każdy z uczest­ni­ków został usa­do­wio­ny w zaciem­nio­nym labo­ra­to­rium i popro­szo­ny o zaci­śnię­cie zębów na spe­cjal­nym uchwy­cie, aby moż­li­wie unie­ru­cho­mić głowę.

Podczas gdy lasery, lustra, modu­la­to­ry i detek­to­ry światła pra­co­wa­ły wokół bada­nych, przed ich oczami for­mo­wał się maleńki świe­tli­sty kwa­dra­cik — mniej więcej wiel­ko­ści paznok­cia widzia­ne­go z odle­gło­ści wycią­gnię­tej ręki. I w tym kwa­dra­cie zoba­czy­li… coś nowego.

Uczest­ni­cy eks­pe­ry­men­tu opisali to coś jako “nie­bie­sko­zie­lo­ny o nie­spo­ty­ka­nym nasy­ce­niu”. Była to reakcja mózgu na sygnał, którego nigdy wcze­śniej nie otrzy­mał od układu wzro­ko­we­go. Ocza­ro­wa­ni naukow­cy nazwali to zja­wi­sko kolorem olo.

Jak dokładnie wyglądał ten “nowy kolor”?

To jedno z tych nie­zno­śnych wyzwań, od których ludzki umysł dostaje nie­kon­tro­lo­wa­nej czkawki. Coś jak próba zwi­zu­ali­zo­wa­nia sobie czte­ro­wy­mia­ro­we­go hiper­sze­ścia­nu w rze­czy­wi­sto­ści obsłu­gu­ją­cej tylko trzy wymiary prze­strzen­ne — niby można, ale będzie to przy­po­mi­na­ło origami złożone przy pomocy blen­de­ra. Osta­tecz­nie nasza wyobraź­nia i tak będzie ucie­ka­ła do czegoś znajomego.

Według Rena Nga, naj­bliż­szą rzeczą do olo, którą można by wyświe­tlić na ekranie kom­pu­te­ra, jest soczy­sty turkus lub, jeśli wolisz posłu­gi­wać się kodem szes­nast­ko­wym: #00ffcc. To punkt wyjścia. Teraz wyobraź sobie, że edy­tu­jesz taki turkus w pro­gra­mie gra­ficz­nym, kon­se­kwent­nie prze­su­wa­jąc suwak nasy­ce­nia. W pewnym momen­cie osią­gasz limit tego, co jest w stanie wyświe­tlić jaki­kol­wiek monitor. Olo leży jeszcze dalej. Poza skalą natu­ral­nej per­cep­cji oka.

Bez wąt­pie­nia mamy tu do czy­nie­nia z jakimś feno­me­nem — czymś, czego doświad­czy­ło raptem pięć osób na Ziemi. Nie wszyscy są jednak prze­ko­na­ni, że fenomen ten powinno się trak­to­wać w kate­go­rii nowego koloru. 

Rolę naczel­ne­go marudy wziął na siebie John Barbur, zaj­mu­ją­cy się optyką na Uni­wer­sy­te­cie St Geo­r­ge­’s w Lon­dy­nie. Zapy­ta­ny o sprawę przez dzien­ni­ka­rzy Guar­dia­na, stwier­dził, że olo to tylko “bar­dziej nasy­co­na zieleń”, a praca jego kolegów “ma ogra­ni­czo­ną wartość”.

Znów wszyst­ko zależy od tego, jak zde­fi­niu­je­my kolor. Z całą pew­no­ścią nie kupisz farby olo w Casto­ra­mie, nie zoba­czysz go w tęczy (ale różu też nie), ani na wyświe­tla­czu nowego iPho­ne­’a. Z drugiej jednak strony, skoro każdy stan­dar­do­wy odcień zieleni jest skut­kiem akty­wa­cji czopków M i czopków L (w mniej­szym stopniu, ale jednak), to czy efekt powsta­ły przez sty­mu­la­cję wyłącz­nie czopków M — jest nadal zie­le­nią? Nie wiem, ale dopi­su­ję tę wąt­pli­wość do listy roz­kosz­nie draż­li­wych tematów, które można znie­nac­ka rzucić w towa­rzy­stwie i obser­wo­wać, jak świat płonie.

Byłbym również ostroż­ny z depre­cjo­no­wa­niem samej war­to­ści nauko­wej badania. No dobra, publi­ka­cja opi­su­ją­ca nowy kolor nie brzmi jak naj­do­nio­ślej­sze odkry­cie roku — jednak chodzi tu o coś znacz­nie poważ­niej­sze­go. Inży­nie­ro­wie z Ber­ke­ley widzą w sys­te­mie Oz realny poten­cjał medycz­ny. Będzie on dalej roz­wi­ja­ny przede wszyst­kim jako instru­ment, służący dia­gno­sty­ce pacjen­tów z zabu­rze­nia­mi wzroku, czy choćby lecze­niu osób dotknię­tych daltonizmem.

Olo to tylko dodatek. Barwny dodatek. (Ale wciąż nie tracę nadziei na oktarynę).

TAK W OGÓLE TO… W tym czasie kre­wet­ka modlisz­ko­wa (właśc. rawka błazen) z poli­to­wa­niem śmieje się z ludz­kich prób zoba­cze­nia “nowego koloru”. Jej oczy mają aż 16 rodza­jów czopków (w porów­na­niu do naszych marnych trzech) — pozwa­la­jąc agre­syw­ne­mu sko­ru­pia­ko­wi na widze­nie w ultra­fio­le­cie oraz pod­czer­wie­ni, reje­stro­wa­nie zmian w pola­ry­za­cji światła, a podobno nawet na odróż­nia­nie ama­ran­to­we­go od łososiowego.