Якщо ви колись одягалися в темряві і згодом виявили, що ваша сорочка не того кольору, який ви думали, ви не самотні. Визначення кольорів у темряві є складним завданням, навіть при низькому освітленні різні кольори можуть виглядати надзвичайно схожими.
Але чому важко розрізняти кольори в темряві, ніж при яскравому освітленні?
Спосіб, яким ми сприймаємо кольори, змінюється через те, як наше око бачить за різних умов освітлення. У людському оці є два типи фоторецепторів, або нервових клітин, що вловлюють світло: палички і колбочки. Кожен фоторецептор містить світлопоглинанні молекули, які зазнають хімічних змін при попаданні світла. Це запускає ланцюг подій у фоторецепторі, змушуючи його надсилати сигнали до мозку.
Палички відповідають за здатність бачити у темряві, що називається скотопічним зором. Вони складаються з шарів світлопоглинальних молекул, зазначає Сара Паттерсон, нейробіолог з Університету Рочестера у Нью-Йорку.
Палички особливо добре вловлюють світло навіть у темряві, оскільки “кожен з цих шарів є шансом для поглинання фотонів,” пояснює вона. Фотони є частинками електромагнітного випромінювання, і палички можуть активуватися навіть при відносно невеликій кількості фотонів.
Колбочки, з іншого боку, відповідають за зір при яскравому освітленні, або фотопічний зір. Більшість людей мають три типи колбочок, кожен з яких чутливий до різних довжин хвиль видимого світла, що відповідають різним кольорам. Невеликі зміни у світлопоглинальних молекулах різних колбочок роблять їх спеціалізованими для виявлення червоного, зеленого або синього світла.
Однак, окремі колбочки не можуть розрізняти кольори, зазначає А. П. Сампат, нейробіолог з Університету Каліфорнії в Лос-Анджелесі. Коли молекула всередині колбочки поглинає фотон, вона лише активує колбочку; на цьому етапі ніякої інформації про колір або інтенсивність світла не обробляється. Зір кольорів виникає, коли мозок об’єднує реакції від всіх трьох типів колбочок в оці, перетворюючи ці реакції на кольори, які ми бачимо.
Колбочки домінують в зорі при яскравому освітленні, оскільки палички швидко насичуються або перевантажуються фотонами, і мозок фактично ігнорує активність паличок. Саме тому ми легко розрізняємо кольори при яскравому світлі. Але коли стає темніше, як при заході сонця або при вимиканні світла в кімнаті, палички починають домінувати, оскільки вони чутливіші до світла, ніж колбочки.
Палички домінують у нічному зорі, тоді як колбочки лише слабко активуються. На відміну від колбочок, палички існують лише в одному типі. Колірний зір виникає порівнюючи реакцій трьох типів колбочок, що неможливо при зорові, де домінують палички. Тому в темряві ми не можемо добре розрізняти кольори.
Проте палички все ж можуть впливати на сприйняття кольорів за певних умов. У тьмяному світлі наші очі працюють у проміжному діапазоні, відомому як мезопічний зір, при якому як палички, так і колбочки сприяють зору, але жоден з них не домінує.
“У цьому мезопічному діапазоні є підстави вважати, що палички також можуть сприяти обробці кольорів, надаючи унікальну спектральну чутливість для порівняння з колбочками,” – зазначає Сампат. Палички найбільш чутливі до зеленого світла, і в цьому проміжному діапазоні вони надають додаткову інформацію мозку для порівняння з інформацією від колбочок.
Це перехрестя між зором паличок і зором колбочок також спричиняє ефект Пуркінє, коли червоні відтінки виглядають темними або синюватими при слабкому освітленні, а фіолетовий, синій та зелений різко виділяються, зазначає Паттерсон. Ефект Пуркінє особливо помітний на заході сонця або під час повного сонячного затемнення.
Хоча ми не можемо добре бачити кольори вночі, наша візуальна система дозволяє нам сприймати інформацію при величезному діапазоні інтенсивностей світла, від ночі без місяця до сліпучо яскравих схилів для катання на лижах, зазначає Сампат.