据美国趣味科学网站6月12日报道,如果你曾经在黑暗中穿衣服,后来发现你所穿衬衫的颜色不是你想要的,那么不止你一个人有这样的经历。在黑暗中识别颜色可能是个挑战。即使在微弱光线下,不同的颜色看起来也会非常相似。
为什么在黑暗中比在明亮光线下更难辨别颜色呢?
人类感知颜色的能力因我们在不同光照条件下看东西的方式而异。人类的眼睛包含两种光感受器,也就是探测光线的神经细胞:视杆细胞和视锥细胞。每一种光感受器都含有吸收光的分子,它们被称为感光色素。在受到光的照射时,感光色素会发生化学变化。这会在光感受器中触发一系列事件,促使其向大脑发送信号。
视杆细胞负责黑暗中的视觉,即暗视觉。位于美国纽约的罗切斯特大学的神经学家萨拉·帕特森说,视杆细胞是由一层又一层的感光色素构成的。
她说,即使在黑暗中,视杆细胞也尤其擅长吸收光线,因为“每一堆视杆细胞都是光子被吸收的机会”。光子是电磁辐射——这里指可见光——的粒子,而视杆细胞在暴露于相对较少的光子时能够被激活。
另一方面,视锥细胞负责明亮光线下的视觉,即明视觉。大多数人有3种视锥细胞,这3种视锥细胞分别对不同波长的可见光(对应不同的颜色)敏感。不同视锥细胞内吸收光的分子的微小变化,使它们能够专门探测红色、绿色或蓝色的光。
但美国加利福尼亚大学洛杉矶分校神经学家A·P·桑帕特说,重要的是,单个视锥细胞无法区分颜色。当视锥细胞内的一个分子吸收一个光子时,它只是激活视锥细胞;此时,没有关于光的颜色或强度的信息被处理。当大脑将眼睛里全部3种视锥细胞的反应结合在一起时,色觉才会产生——微小的生物回路将这些反应转化为我们看到的颜色。
视锥细胞主导明亮光线下的视觉,这是因为视杆细胞很快就会饱和,或者说被光子淹没,大脑基本上会屏蔽视杆细胞的活动。这就是我们能在明亮光线下轻松看到颜色的原因。但随着光线变暗,例如太阳下山或者你关掉房间里的灯,视杆细胞就开始接管,因为它们比视锥细胞对光更敏感。
视杆细胞主导夜间视觉,此时视锥细胞仅被轻度激活。与视锥细胞不同,视杆细胞只有一种类型。色觉来自比较3种视锥细胞反应的过程,这在视杆细胞主导的视觉中是不可能实现的。所以,在黑暗中,我们不能很好地分辨颜色。
然而,在某些条件下,视杆细胞仍然可能影响颜色感知。在昏暗的光线下,我们的眼睛在介于明亮和黑暗之间的条件下工作,这被称为中间视觉。在这种情况下,视杆细胞和视锥细胞都参与视觉的生成,但两者都不占主导地位。
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