研究人员使用一种名为"Oz"的实验技术刺激人类视网膜，使人们看到一种全新的颜色。
在一项研究中，科学家们使用了一种显示彩色图像的新方法来突破人类视觉的界限。 （图片来源：blackdovfx via Getty Images）
科学家们设计了一种劫持人眼的方法，使其能够看到超出人类自然视觉范围的全新颜色。
通过这种技术，研究人员使五个人能够看到一种被称为"olo"的新颜色，研究参与者将其描述为"前所未有的饱和度的蓝绿色"。研究人员（其中一些人自己也参与了实验）在周五（4 月 18 日）发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的一项研究中描述了他们的技术和新颜色。
"最终目标是提供对视网膜中每个感光器 [感光细胞] 的可编程控制，"主要用于研究目的，共同第一作者、加州大学伯克利分校计算机科学博士生詹姆斯·方 （James Fong） 说。"虽然这还没有达到那个水平，但我们在当前研究中提出的结果表明，许多关键原则在实践中都是可能的，"。
研究人员说，在这种颗粒水平上控制视网膜可以开辟研究视觉的新方法。例如，科学家可以使用该系统来复制不同眼病的影响，以更好地了解它们引发的视力丧失。从理论上讲，该技术还可用于模拟色盲者的全色视觉，基本上补偿他们缺失或有缺陷的光感受器。
通过使用该系统向大脑介绍新的视觉数据和视网膜刺激模式，理论上，"这个 [色盲] 人可能会学会看到颜色的新维度，"Fong 建议。
奥兹国之旅
人眼包含感光细胞，称为光感受器，有两种形式：视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞能够实现夜视，因为它们对相对低水平的光子或电磁辐射包做出反应。
视锥细胞在强光中占据主导地位，专门用于检测特定波长的可见光，即红光、绿光和蓝光。这三种类型的视锥细胞分别命名为"L"、"M"和"S"，指的是它们最敏感的可见光谱的长、中和短波长。
一旦视锥细胞被激活，色觉就依靠大脑来解释视网膜上这三种细胞的激活模式。每个图案都像一个代码，不同的代码可以解锁对颜色和光线强度的不同感知。
M 视锥细胞对绿色最敏感，但从技术上讲，它们对与 L 和 S 视细胞反应的波长完全重叠的整个光谱颜色做出反应。因此，在自然条件下，如果不同时激活 L 和 S 锥体，就无法激活 M 锥体。科学家们想知道，如果你能违背这条规则，只激活 M 视锥细胞会发生什么。
该图表展示了在自然环境中，M 视锥细胞的激活如何伴随着 S 和 L 视锥细胞的激活。在这项新研究中，研究人员孤立地激活了 M。（图片来源：BenRG - 自己的作品，公共领域，
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7873848）
"我们最初开始这个项目是专门为了研究 M 锥刺激，"Fong 说。"但我们很快就清楚，所需的底层技术对于在新的规模和精度水平上研究视觉功能将广泛有用。"
他们将由此产生的视网膜刺激技术命名为"绿野仙踪"，以向原版《绿野仙踪》书籍中翡翠城的人们佩戴的绿色眼镜致敬。该方法需要每个用户视网膜的详细地图。为了创建这样的图谱，研究人员首先拍摄了视网膜的多个视频并将它们拼接在一起，以捕捉组织的外观。
从那里，标记了 L、M 和 S 锥体;Fong 指出，这些细胞的位置在每个人的视网膜中都是独一无二的。为了揭示每个视锥细胞的身份，研究人员使用了一种称为自适应光学光学相干断层扫描 （AO-OCT） 的技术，该技术涉及将光线照射到细胞上并测量它们如何改变形状;这种响应因 Cone 敏感的波长而异。
有了详细的视网膜图，该团队随后进行了实验。每个参与者都坐在一个显示器前，显示器的中心有一个小方块，Oz 刺激就是在这里展开的。刺激针对特定类型的视锥细胞，使用可见光波长的激光，称为激光微剂量。因此，为了仅打开 M 个视锥细胞，系统仅针对那些带有激光的细胞。
科学家们还在实验过程中使用了眼睛的实时馈送，该方法考虑了眼睛的细微运动，以确保激光击中目标。
显示新颜色
仅刺激 M 个视锥细胞即可显示颜色 olo，其名称指的是 3D 颜色地图上的坐标--"0， 1， 0"。"o" 是零，表示缺乏对 L 和 S 视锥细胞的刺激，而 "l" 是 1，表示对 M 视锥细胞的完全刺激。在单独刺激 olo 后，科学家们还能够将颜色整合到参与者观看的图像和视频中。
想象 olo 的一种方法是考虑来自绿色激光笔的光，然后调高饱和度。一些参与者说，与 olo 相比，单色激光看起来"苍白"。"对我来说，想象其他东西怎么会饱和到相比之下激光开始显得苍白，这对我来说非常陌生，"Fong 说。
尽管 Oz 已经可以突破人类视觉的界限，但它在目前的设置中确实存在一些限制。
例如，Fong 指出，参与者无法直接观看 Oz 显示屏，因为视网膜正中心的视锥细胞非常小，因此很难定位激光。正因为如此，研究中的人通过观察略微远离正方形的固定点来用周边视觉观察 Oz。
最终，Oz 有可能应用于中央凹--视网膜的中心部分，可实现超敏锐的视力--但"这在实践中将是一个重大挑战，"Fong 说。
另一个限制是，目前，用户必须将目光集中在一个点才能使用 Oz，因为科学家们只绘制了包含数千个视锥细胞的视网膜的一小部分，作为概念验证。作者在他们的论文中写道，允许人们自由地转移视线将带来"重大的技术挑战"。这是因为需要绘制更多的视网膜，并且输送微剂量的方法需要非常精确地跟踪眼球运动。
科学家们现在正在探索使用 Oz 来研究和治疗色盲的想法，以及刺激拥有第四种视锥细胞的体验。这自然发生在一些人身上，并导致一种称为四色性的罕见能力，这种能力可以提高他们对颜色的敏感性。该团队还使用 Oz 对各种眼部疾病进行建模。
Fong 说，在科学研究之外，Oz 理论上可以用于日常彩色显示器，例如电视或手机屏幕上的彩色显示器，但这种应用似乎不太可能。
"我们目前的方法依赖于高度专业化的激光器和光学器件，这些激光器和光学器件肯定不会很快出现在智能手机或电视上，"他说。所以，就目前而言，olo 仍然是一种只有少数人看到的稀有颜色。
