Прицельная стимуляция колбочек позволила пяти добровольцам увидеть новый цвет

Выйти за рамки привычного цветового зрения теоретически возможно, если преодолеть ограничения, накладываемые спектральной чувствительностью колбочек сетчатки. Ученым из США это удалось и на практике — они продемонстрировали пяти добровольцам цвет, который невозможно воспринять естественным путем.

Чтобы вмешаться в цветовосприятие человека, исследователи разработали подход для прямого управления активностью отдельных фоторецепторных клеток. Сначала они проводили предварительную классификацию 10³ колбочек каждого испытуемого, относя их к S-, M- или L-типу в зависимости от спектральной чувствительности. Затем с помощью адаптивной оптической сканирующей лазерной офтальмоскопии (AOSLO) визуализировали сетчатку, чтобы отследить движения глаз и прицельно направить микродозы лазерного излучения на каждую отдельную колбочку. Область стимуляции сетчатки ограничили участком в 4° вокруг центральной ямки.

Схема и параметры установки для направленной стимуляции колбочек.
Credit:
Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adu1052

Созданную систему передачи цветных изображений авторы назвали Оз (Oz). Ее прототип успешно передавал диапазон оттенков, привычных человеческому глазу. Стимулируя те или иные колбочки с помощью 543-нм лазера — свет такой длины волны воспринимается как зеленый — и проводя формальное сопоставление цвета, авторы убедились, что испытуемые видели заданные оттенки. Они лежали в желто-оранжевом или сине-зеленом спектре в зависимости от выбранного режима передачи сигнала.

Подтвердив способность системы Оз транслировать человеку естественные цвета, авторы показали также, что она позволяла испытуемым увидеть цвет, лежащий за пределами естественной человеческой гаммы. Этого добились с помощью стимуляции колбочек исключительно M-типа, чувствительных в средневолновой части видимого спектра. «Новый» цвет исследователи назвали «оло» (olo). Добровольцы описывали его как «сине-зеленый беспрецедентной насыщенности» — пытаясь сопоставить его с известными цветами, они сравнивали его с бирюзовым, сине-зеленоватым или зеленым, немного уходящим в голубые оттенки. Однако насыщенность цвета испытуемые оценивали в 4 из 4 возможных баллов, тогда как почти монохроматические цвета соответствующего оттенка получали в среднем 2,9 баллов.

В контрольных экспериментах, когда целевое местоположение каждого лазерного импульса немного смещали, чтобы он задевал случайные соседние клетки, цвет оло «схлопывался» до естественного восприятия цвета лазера — зеленого. Кроме того, испытуемые четко воспринимали оло на изображениях и видео — например, красную линию или движущуюся точку на таком фоне, — но не могли сделать этого в контрольных экспериментах.

Полученный результат доказывает возможность программируемо контролировать работу отдельных фоторецепторов в популяции клеток сетчатки. Авторы рассчитывают, что Оз позволит исследовать нейропластичность для расширения размерности цветового пространства — например, воспроизвести трихроматическое цветовое зрение у дихроматов (людей с частичной цветовой слепотой, способных различать два из трех основных цветов) или обеспечить человеку тетрахроматическое зрение.

Колбочкам необходимо отличать «своих» от «чужих», чтобы сформировать правильный паттерн на сетчатке