世界的五彩斑斕，離不開我們對不同顏色的感知。通常，人類及其他靈長類動物都只有三種類型的視錐細(xì)胞，只能識別三原色：紅色、綠色和藍(lán)色，而許多哺乳動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，識別光源的能力有助于生存。”于是，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)致了脊椎動物視網(wǎng)膜的出現(xiàn)[1]。 生物先祖?zhèn)儗︻伾淖R別能力如何呢？巴登教授團(tuán)隊使用斑馬魚作為生物先祖的模型，借助雙光子成像與計算分析技術(shù)（two-photon imaging and computational analysis）以及專業(yè)相機(jī)和測光儀。他們發(fā)現(xiàn)，非哺乳類的脊椎動物在處理顏色和灰度信息方面比人類簡單且高效得多。

“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。”視錐細(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)胞會對不同顏色的光線做出反應(yīng)，如紅色對應(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)胞幫助識別食物。同時，斑馬魚對顏色的識別加工發(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)治地球的時期，早期哺乳動物被認(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)哺乳動物的世界都只有兩種顏色，包括犬、貓、馬、甚至倉鼠和老鼠在內(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)中的計算攝影，靈長類重獲的顏色視覺能力需要大量的計算，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)分不同波長的光線。而按照光線的波長不同，人類的3種視錐細(xì)胞依次對藍(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，語言相對論認(rèn)為語言和文化的差異會引發(fā)顏色認(rèn)知的差異[3]，戴維斯（Davies）等人針對英語、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，茨瓦那語被試傾向于把藍(lán)綠色塊歸為一類，俄語被試則會把暗藍(lán)和亮藍(lán)分為兩組[4]。類似地，張積家等人針對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)勢的基礎(chǔ)上，長期且大量的藝術(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?！贝送猓€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