世界的五彩斑斕，離不開我們對(duì)不同顏色的感知。通常，人類及其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物都只有三種類型的視錐細(xì)胞，只能識(shí)別三原色：紅色、綠色和藍(lán)色，而許多哺乳動(dòng)物的視覺卻只能看到兩種：藍(lán)色和綠色，但鳥類、魚類則能看到更多的顏色：紅色、綠色、藍(lán)色和紫外光色（ultraviolet）。盡管視覺系統(tǒng)的輸入只包含三原色，但人類能感知到的顏色遠(yuǎn)不止于此，借由三原色的組合，人們能辨識(shí)千萬種色彩。既然大腦能夠?qū)⑷N顏色輸入輸出為豐富的顏色，那么，我們能否訓(xùn)練大腦以解鎖更多的顏色呢？

(相關(guān)資料圖)

古老的視覺系統(tǒng)

早在8億年前，眼睛便隨著地球上最早期的生物開始了漫長(zhǎng)的演化之旅。薩塞克斯大學(xué)教授湯姆·巴登（Tom Baden）提到，“古老的生物們生活在水下，區(qū)分晝夜、感知水深，識(shí)別光源的能力有助于生存?！庇谑?，在距今5億多年前的寒武紀(jì)大爆發(fā)期間，褪黑素受體突變?yōu)橐暤鞍?，成為了幾乎所有光感受器的基礎(chǔ)，進(jìn)而導(dǎo)致了脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜的出現(xiàn)[1]。 生物先祖?zhèn)儗?duì)顏色的識(shí)別能力如何呢？巴登教授團(tuán)隊(duì)使用斑馬魚作為生物先祖的模型，借助雙光子成像與計(jì)算分析技術(shù)（two-photon imaging and computational analysis）以及專業(yè)相機(jī)和測(cè)光儀。他們發(fā)現(xiàn)，非哺乳類的脊椎動(dòng)物在處理顏色和灰度信息方面比人類簡(jiǎn)單且高效得多。

“與人類不同，斑馬魚有4種視錐細(xì)胞，紅色、綠色、藍(lán)色和紫外光色?！币曞F細(xì)胞位于視網(wǎng)膜上，我們通常認(rèn)為不同類型的視錐細(xì)胞會(huì)對(duì)不同顏色的光線做出反應(yīng)，如紅色對(duì)應(yīng)紅光。然而，斑馬魚的視覺系統(tǒng)打破了上述假設(shè)[2]。 巴登教授團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的紅色視錐細(xì)胞感受明度信息，綠色和藍(lán)色視錐細(xì)胞感受顏色，紫外光色視錐細(xì)胞幫助識(shí)別食物。同時(shí)，斑馬魚對(duì)顏色的識(shí)別加工發(fā)生在光感受器的輸出突觸中，即在視網(wǎng)膜上完成[1]。而相比之下，人類的顏色視覺要求視覺回路從顏色信息中分離出明度信息，在自然狀態(tài)下，這些信息基本是糾纏在一起的，要解離它們并非易事，有時(shí)需要相當(dāng)多的神經(jīng)元參與[2]。

University of Sussex在共聚焦顯微鏡下，突出線上出的斑馬魚幼苗眼睛中的神經(jīng)細(xì)胞

世界的色彩因物種而異

斑馬魚的顏色加工被巴登教授稱為“魚的策略”。他認(rèn)為，該策略可能與脊椎動(dòng)物的視覺起源更為接近。回溯演化歷史，在恐龍統(tǒng)治地球的時(shí)期，早期哺乳動(dòng)物被認(rèn)為逃往了森林謀求生存，它們逐漸演變?yōu)榱艘剐械纳罘绞?，喪失了兩類視錐光感受器。因此大多數(shù)哺乳動(dòng)物的世界都只有兩種顏色，包括犬、貓、馬、甚至倉(cāng)鼠和老鼠在內(nèi)，只能區(qū)分藍(lán)色和綠色，不能區(qū)分綠色和紅色，換言之，它們都是人類眼中的“紅綠色盲”。

隨著演化的進(jìn)行，靈長(zhǎng)類（如人類、黑猩猩、大猩猩等）重新獲得了一些喪失的顏色視覺能力。但就像是手機(jī)中的計(jì)算攝影，靈長(zhǎng)類重獲的顏色視覺能力需要大量的計(jì)算，是大腦而非眼睛，讓我們感知到不同顏色，并且區(qū)分顏色這一復(fù)雜的過程，需要我們從嬰幼兒時(shí)期隨大腦發(fā)育不斷習(xí)得。 人類的顏色視覺的確比斑馬魚要復(fù)雜得多。斑馬魚的4種視錐細(xì)胞均扮演神經(jīng)元的功能，有著不同的細(xì)胞表層蛋白質(zhì)，因此能夠直接且便捷地區(qū)分不同波長(zhǎng)的光線。而按照光線的波長(zhǎng)不同，人類的3種視錐細(xì)胞依次對(duì)藍(lán)、綠、紅光做出反應(yīng)，但視網(wǎng)膜回路本身不具備區(qū)分顏色的能力。簡(jiǎn)言之，同為視網(wǎng)膜及視錐細(xì)胞，斑馬魚能夠完成從輸入到輸出顏色知覺的全過程，而人類僅僅只能對(duì)輸入完成初步處理。

-Alex Maltsev-

顏色視覺是否能被塑造？

既然人類的顏色視覺主要由大腦負(fù)責(zé)，那么，我們是否有可能通過訓(xùn)練大腦的方式，拓寬人類的顏色視覺呢？

一些過往研究暗示了顏色認(rèn)知的可塑性。例如，語言相對(duì)論認(rèn)為語言和文化的差異會(huì)引發(fā)顏色認(rèn)知的差異[3]，戴維斯（Davies）等人針對(duì)英語、俄語和茨瓦那語（Setswana）群體的研究發(fā)現(xiàn)，茨瓦那語用“botala”表示藍(lán)和綠；英語用“blue”和“green”兩個(gè)詞；俄語則使用“sinij”、“goluboj”和“zelenyj”區(qū)分綠、暗藍(lán)和亮藍(lán)。于是，在分類時(shí)，茨瓦那語被試傾向于把藍(lán)綠色塊歸為一類，俄語被試則會(huì)把暗藍(lán)和亮藍(lán)分為兩組[4]。類似地，張積家等人針對(duì)漢語和納西語人群的研究發(fā)現(xiàn)了相同結(jié)果，納西語不區(qū)分藍(lán)綠，納西人對(duì)藍(lán)色和綠色的辨別與記憶也都較差[5]。關(guān)于這一問題更為有力的答案，或許來自“四色視覺”（tetrachromacy）者。四色視覺者擁有4種視錐細(xì)胞，她們的第四種視錐細(xì)胞對(duì)光譜上的黃-綠區(qū)域最為敏感。如果說普通人最多能夠區(qū)分100萬種不同的顏色，那么四色視覺者被估計(jì)能看到的顏色即有100萬種[6]。作為一名四色視覺者，澳大利亞印象派藝術(shù)家孔徹塔·安蒂科（Concetta Antico）在先天優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)期且大量的藝術(shù)訓(xùn)練極大地加強(qiáng)了她的色彩能力，她的作品色彩之豐富令人嘆為觀止。安蒂科的例子或許能進(jìn)一步表明，由于人類的顏色知覺主要由大腦完成，即使能夠看到更多的顏色，顏色知覺的拓展可能依然離不開長(zhǎng)期的塑造過程。

Concetta AnticoHollyhocks

尼爾·哈比森（Neil Harbisson）的例子或許更為直截了當(dāng)[7]。本是色盲的他，看見的只有灰色。但2006年固定在他顱骨里的天線“eyeborg”，將顏色轉(zhuǎn)化為音符，讓他“聽到”了顏色。Eyeborg會(huì)將光的頻率轉(zhuǎn)換為聲音的頻率，通過骨傳導(dǎo)傳到哈比森的內(nèi)耳。而哈比森則根據(jù)每種聲音頻率的不同來分辨色彩。甚至，這也能讓他看到紅外光和紫外光——“紅外線是最低的聲音，紫外線是最高的聲音?！贝送?，他還掃描人們的面部，尋找不同的色調(diào)，將此轉(zhuǎn)化為音調(diào)，并形成短小的音樂作品，來創(chuàng)建聲音肖像。在他的作品中，視覺色彩變成了聲樂，樂譜則變成了色彩繽紛的藝術(shù)。這何嘗不是另一種由大腦構(gòu)建的顏色視覺形式呢？

https://www.ted.com/talks/neil_harbisson_i_listen_to_colorhttps://ideas.ted.com/the-sound-of-color-neil-harbissons-talk-visualized/哈比森：色彩之聲

我們看到的一定是真實(shí)的世界嗎？從顏色知覺的研究來看，世界或許遠(yuǎn)比我們感知到的復(fù)雜得多。在輸入極為有限的情況下，人類究竟能夠看到怎樣多彩的世界，大腦才是決定者。

參考文獻(xiàn)

[1] https://medicalxpress.com/news/2022-11-brains-1.html

[2] https://phys.org/news/2021-10-dont-green-envy-fish-distinguish.html

[3] Regier, T., & Kay, P. (2009). Language, thought, and color: Whorf was half right. Trends in Cognitive Sciences, 13, 439–446.

[4] Davies, I. R., Corbett, G. G., Laws, G., McGurk, H, St. Moss, A. E. G., & Smith, M. W. (1991). Linguistic basicness and colour information processing. International Journal of Psychology, 26, 311–327.

[5] J. Wang, J. Zhang. (2012). Color Terms and Color Cognition: Based on the Perspective of National Psychology. Advances in Psychological Science, 20(8), 1159-1168.

[6] https://www.sciencefocus.com/the-human-body/tetrachromacy/

[7]https://www.dezeen.com/2013/11/20/interview-with-human-cyborg-neil-harbisson/

關(guān)鍵詞： 視錐細(xì)胞 顏色視覺 光感受器