Post navigation

Аномалії сприйняття кольору та сучасні методи їх корекції

 

Порушення сприйняття кольору є досить важливою проблемою офтальмології, остаточного рішення якої досі не існує. Кольороаномалії значно утруднюють життя людям, які мають дані особливості зору. Вони погіршують орієнтування в повсякденному житті, і заважають досягненню мрій (в багатьох країнах для кольороаномалів існує заборона отримання таких професій, як лікарів, водіїв, пілотів і т.д.) Подією, після якої почали розглядати професійні обмеження для кольороаномалів стала аварія поїзда в Швеції біля міста Лагерлунда в 1875 році. Катастрофа призвела до великих жертв, і сталась через те, що машиніст не розрізняв червоний колір.

Для того, щоб допомогти людям із порушеннями сприйняття кольорів слід розуміти як цей процес відбувається в нормі на фізіологічному і психічному рівнях.

Теорією кольору протягом усієї історії людства займалось багато видатних вчених. Але переломним моментом стали дослідження Ісаака Ньютона наприкінці 17 століття. За допомогою пропускання сонячного світла крізь призму йому вдалося отримати 7 чітко виражених кольорів: червоний (довжина хвилі – 800-650 н/м), помаранчевий (640-590 н/м), жовтий (580-550 н/м), зелений (530-490 н/м), блакитний (480-460 н/м), синій (450-440 н/м) та фіолетовий (430-390 н/м). Після цього отриманий спектр він пропустив крізь збиральну лінзу, і побачив, що поєднання усіх цих кольорів дає білий колір. В свою чергу, чорний колір – є відсутність будь-якого кольору.

Також Ньютон виявив, що такої характеристики, як “колір” в усіх оточуючих предметів не існує. При освітленні конкретний предмет поглинає промені певної довжини хвилі, і ті промені, що відбились від його поверхні уже, проходячи крізь усю систему зорового аналізатора людини, дають суб’єктивне відчуття того чи іншого кольору.

Нині існує багато підходів до систематизації кольорів та їх поєднання, та, навіть, ціла наука, що їх вивчає, та складається із двох основних розділів – кольорознавства і колористики. Потреба в такому комплексному підході до вивчення кольору викликана практичним застосуванням. Знання про колір є важливими не тільки для художників, а й для фізиків, хіміків, фізіологів, психологів і, звичайно ж, офтальмологів.

 

Приклади різних схем, що систематизують кольори

Отже, колір оточуючих предметів залежить не тільки від їх фізичних характеристик, а й від зорового апарату люди. То ж де, в більшості випадків, криється проблема?

В сітківці ока людини є два основних типи світлочутливих клітин: колбочки і палички. Саме за колірний зір відповідають колбочки, яких існує три типи. Перші (S) відповідають за сприйняття променів короткої довжини хвилі, другі (M) – середньої довжини, і треті (L) – довгої. Схема по перекриттю ними видимого спектру кольорів представлена нижче на зображенні.

Отже, кожен тип колбочок відповідає не за конкретний колір, а за певну частину спектру, і різняться вони типом пігменту, який містять. Через це варіантів порушень сприйняття кольору є досить багато, але найбільш поширеними є дейтераномалія – спотворене сприйняття променів середньої довжини хвилі (переважно зелений колір); і протаномалія – спотворене сприйняття променів короткої довжини хвилі (переважно червоний колір). Ці аномалії є зчепленими із Х-хромосомою, тому значно частіше зустрічаються у чоловіків, аніж у жінок. Більш рідкісними є протанопія і дейтеранопія (повна відсутність сприйняття відповідних кольорів), та тританопія і тританомалія (аномалії, пов’язані із порушеннями розпізнавання синіх кольорів). 90% даних аномалій виникає внаслідок надмірного перекриття одне одним зеленого та червоного спектрів, через що мозок людини не має змоги адекватно відрізняти відтінки і кольори.

Незважаючи на те, що корінь цих патологій полягає в клітинах сітківки та їх пігменті, на які ми маємо досить обмежені шляхи впливу, сучасне вирішення проблеми існує, і воно є достатньо простим і стильним. Це спеціальні окуляри, які дозволяють більшості людей із кольороаномаліями правильно розрізняти усі кольори. Технологія лінз в цих окулярах полягає в тому, що за допомогою спеціального фільтра (notch-filter) повністю прибираються світлові хвилі певної довжини, і це допомагає виключити перекриття спектрів, дозволяючи мозку інтерпретувати більшу кількість відтінків кольору.

Схематичне пояснення механізму виникнення порушень сприйняття червоного та зеленого кольорів і принципу роботи спеціальних окулярів

Цікавим є те, що технологія була винайдена випадково. Кілька років тому Don McPherson пішов грати у фрісбі зі своїм другом, та забув зняти окуляри, які він розробляв для захисту очей хірургів. Його друг попросив приміряти ці окуляри і, вдягнувши їх, зрозумів, що бачить новий для себе колір – помаранчевий. Як виявилось, він мав аномалію сприйняття кольорів.

Технологію таких фільтрів можна застосовувати і в окулярах із корекцією рефракційних порушень, а також із UV-фільтрами. Але існують певні обмеження в експлуатації таких окулярів. Через те, що вони майже повністю не пропускають світлові промені певних довжин хвилі, з міркувань безпеки, їх не рекомендовано носити у вечірній час. І, нажаль, такі окуляри допомагають лише особам із порушеннями сприйняття червоного і зеленого кольорів. Сьогодні найбільшими виробниками окулярів для кольороаномалів є компанії EnChroma та Pilestone.

Серед кольороаномалій існує ще одна патологія, яка є значно більш тяжкою і серйозною, аніж попередньо розглянуті. Це ахроматопсія – повністю відсутня можливість розрізняти будь-які кольори. Разом із цим, вона супроводжується дуже низькою гостротою зору (0.1 і нижче) та значною світлобоязню, оскільки на сітківці залишаються лише палички, які є більш чутливими до світла, аніж колбочки. Захворювання проявляється із самого дитинства та значно заважає в повсякденному житті і розвитку дітей. Дуже часто воно супроводжується розвитком косоокості. Такі люди вимушені носити спеціальні захисні окуляри через сильну світлобоязнь та денну сліпоту. Нажаль, сьогодні немає простих та ефективних методів повного лікування ахроматопсій, окрім застосування окулярів та призначення підтримуючої вітамінної та судинної терапій.

 

Дитина із ахроматопсією на вулиці вдень

 

Та ж дитина із спеціальними захисними окулярами

Сучасною експериментальною технологією є система Eyeborg, яка зчитує колір об’єкта і ретранслює його носію у форму звукового сигналу. Такою системою користується художник Neil Harbisson, який із дитинства міг розрізняти тільки відтінки сірого кольору. Система була встановлена ще у 2004 році, і тепер через звук він має змогу розрізняти не тільки звичні для більшості людей кольори, а й відтінки ультрафіолетового й інфрачервоного спектрів.

Принцип роботи системи “Eyeborg”

Більш радикальними у намірі вирішити проблеми кольороаномалій є дослідження із застосуванням генної інженерії. На сьогодні такі досліди проводились в обмеженій кількості і переважно на тваринах, але отримані результати дають надію. Один із найвідоміших дослідів проводився в 2009 році на мавпах із кольороаномаліями. За допомогою зміненого аденовірусу в їх сітківку шляхом субретинальної ін’єкції було доставлено нормальну форму людського гену L-опсину. До ін’єкції мавпи не могли розрізняти червоні і зелені кольори, але через кілька тижнів вони почали з легкістю проходити комп’ютерні тести на кольоросприйняття. Схожі результати були отримані і при досліді на мишах. Приблизно чверть піддослідних тварин отримали здатність розрізняти кольори після проведеної генної терапії. Ці дані вказують на те, що аналогічна генна терапія може бути ефективною при проведенні у людей.

А. Сірим кольором відзначено реакцію кольорочутливих клітин мишей на подразнення світлом певної довжини хвилі. Чорним – реакцію клітин нелікованих мишей із кольороаномалією. Червоним – реакцію клітин мишей, що пройшли генну терапію

В. Відновлення кольорочутливих клітин в шарі пігментного епітелію після генної терапії у мишей

Але тут є і свої обмеження. Було виявлено, що пластичність мозку дозволить людям правильно сприймати кольори тільки, якщо генна терапія буде проведена у віці до шести років. В подальшому розвитку нервові шляхи перелаштовуються таким чином, що сигнали від аномальних колбочок йдуть до зорових центрів кори головного мозку, які в нормі сприймають інформацію від паличок – не чутливих до кольорів клітин сітківки. І таким чином, навіть якщо самі колбочки після субретинальної ін’єкції будуть функціонувати правильно, мозок не зможе адекватно розпізнати та оцінити імпульси від них.

З 2017 року проводяться дослідження генної терапії кольороаномалій вже на групах людей, однак остаточних результатів, як і широкого застосування в повсякденній практиці лікаря, ще необхідно буде почекати.

Автори статті не мають фінансової зацікавленості у представлених матеріалах

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *