В самом начале XIX века английский ученый Томас Юнг предположил, что клетки колбочек чувствительны к трем длинам волн излучения: красного, зеленого и сине-фиолетового цветов. Теорию Юнга развил немецкий физик Герман Гельмгольц, утверждавший, что каждая колбочка воспринимает свет одной из этих волн, а относительная интенсивность волн интерпретируется мозгом как цвет. Большинство из нас — трихроматы, потому что у нас есть три типа колбочек, каждый из которых способен видеть сто оттенков, а максимальное число цветовых комбинаций, которые может увидеть наш мозг, составляет один миллион. Однако среди нас встречаются и тетрахроматы; о том, сколько таких людей, ведутся жаркие споры. Тетрахроматы (чаще всего это женщины) обладают четырьмя типами колбочек, поэтому различают до ста миллионов оттенков.
Иллюстрация из книги Томаса Юнга «Лекции по натуральной философии и механическому искусству» (опубликована в 1807 году), демонстрирующая его понимание анатомии глаза и волновой теории света
Каждый двенадцатый мужчина европеоидной расы является дейтеранопом, то есть не различает зеленый и красный цвета. Подобная аномалия наблюдается также у каждого двадцатого мужчины-азиата, у каждого двадцать пятого мужчины-негроида и у каждой двухсотой женщины. Гораздо реже встречается неспособность различить синий и желтый или синий и черный цвета. Дальтонизм — это наследственная особенность, переносимая X-хромосомой, которая у женщин обычно компенсируется второй X-хромосомой.
В исследовании, проведенном в 2006 году биологами из Кембриджского университета и Университета Ньюкасла, проверялась гипотеза о том, что у людей, не способных отличить красный цвет от зеленого, работает иной тип фоторецептора, более чувствительный к другим оттенкам. Участников эксперимента просили оценить сходство пятнадцати кругов, нарисованных в оттенках хаки. Люди с обычным цветовосприятием испытывали трудности, а вот дейтеранопы легко различали оттенки. Это позволило ученым сделать вывод, что дейтеранопы могут видеть другую область цвета.
Большинство млекопитающих — дихроматы, поэтому могут видеть всего 10 тысяч цветов. Другая часть — в том числе люди, некоторые приматы и, как показывают недавние исследования, многие сумчатые — являются трихроматами. Роберт Финли в статье Weaving the Rainbow: Visions of Colour in History («Переплетения радуги: как воспринимался цвет на протяжении истории») (2007) предложил следующую теорию: млекопитающие-трихроматы, не желая стать обедом для динозавра, начали вести ночной образ жизни. Колбочки у них постепенно заменились на палочки, и эти млекопитающие стали дихроматами, потому что умение видеть более четко в сумраке было полезнее, чем способность различать цвета. После исчезновения динозавров у некоторых млекопитающих появился третий тип колбочек, помогавший распознавать пищу и, предположительно, интерпретировать разные ситуации, — например, понимать, что покраснение кожи может означать гнев. Многие птицы — тетрахроматы, у них имеется дополнительный фоторецептор, способный улавливать УФ-излучение. У бабочек есть как минимум пять рецепторов. В глазах креветки-богомола, обитающей в Тихом и Индийском океанах, до шестнадцати типов таких рецепторов.
У креветки-богомола до шестнадцати типов рецепторов, различающих цвет. У бабочек не менее пяти типов таких рецепторов, у большинства людей — три типа, а у собак — всего два
Американский научный журналист и телеведущий Роберт Крулвич произвел небольшой переполох, когда заявил, что розовый — это искусственный цвет, поскольку ни одна длина волны света не выглядит розовой. Действительно, розовый — это смесь красного и фиолетового света. Однако утверждать, что по этой причине розовый нельзя считать настоящим цветом, — значит в корне неверно понимать, что такое цвет вообще. В 2006 году в журнале Scientific American биолог Тимоти Голдсмит высказал следующую мысль: «На самом деле цвет не является свойством света или предметов, которые его отражают. Это ощущение, возникающее в головном мозге». Светочувствительные клетки глаза (фоторецепторы) улавливают световые волны определенного диапазона и в определенных местах. Эта информация передается через зрительный нерв нейронам в первичной зрительной коре головного мозга, которые интерпретируют информацию для создания зрительного образа. Когда-то мы предполагали, что цвет и форма обрабатываются в первичной зрительной коре по отдельности и объединяются позже, но исследование, проведенное в 2019 году Институтом Солка в Калифорнии с использованием новейших технологий визуализации, позволяет сделать вывод, что цвет и форма кодируются вместе. По мнению ученых, в обработку визуальной информации вовлечено примерно 40% мозга, но нейробиологи пока еще окончательно не выяснили, как наш мозг выполняет эту задачу.
Цвет — это место, где встречаются наш мозг и Вселенная.
Пауль Клее
Сложная нейробиология цвета ярко проиллюстрирована в эссе Оливера Сакса «История художника с цветовой слепотой». Художник, которого автор называет мистером И., в возрасте 65 лет утратил способность различать цвета после ДТП. Вот что мистер И. рассказал Саксу: «Я вижу все как по черно-белому телевизору. У меня появилось орлиное зрение: я вижу червяка, извивающегося в квартале от меня. Резкость фокуса невероятная. Но у меня полнейшая цветовая слепота».
Мистер И. очутился в мире, где люди были похожи на «ожившие серые статуи». Он потерял аппетит, потому что все блюда казались ему черными. Психологическое восстановление началось только после того, как мистер И. адаптировал свой внешний мир в соответствии со своим восприятием: он ел черные оливки и белый рис, пил черный кофе и стал вести ночной образ жизни, потому что ночью мир выглядел для него более естественным.
Однажды утром, когда мистер И. ехал за рулем своего автомобиля, он увидел восход солнца. В его глазах ярко-красные лучи утренней зари были черными, «как бомба, как огромный ядерный взрыв». Понимая, что никто никогда не видел восход солнца таким, мистер И. нарисовал его в черно-белой гамме. Мистер И. настолько гордился своей особенностью — и своими картинами, — что, когда ему сообщили, что он может научить свой мозг снова различать цвета, он категорически отказался это делать.
После долгих исследований Сакс пришел к выводу, что решающую роль в нашем понимании цвета играют две части мозга. Клетки в области первичной зрительной коры, обозначаемой как зона V1, получают данные от зрительного нерва и отправляют сигналы в область нейронов размером с фасолину в другом месте зрительной коры, обозначаемую как зона V4, где они распознаются как цвет. Так выглядит весьма упрощенная схема цветовосприятия, поскольку, как выразился Сакс, зона V4 «подает сигналы сотне других систем мозга и взаимодействует с ними», а эти системы интерпретируют цвет и наделяют его тем или иным значением. Мистер И. видел — и запоминал — все в черно-белых тонах, потому что клетки его области V4 были повреждены. Изучив историю мистера И., Сакс заключил, что «цвета не
