加州大學(xué)伯克利分校研發(fā)“Oz”技術(shù)創(chuàng)造全新飽和色“olo”,突破人類自然色覺(jué)限制
一、技術(shù)核心:精準(zhǔn)操控視錐細(xì)胞,超越自然光譜局限
人類視網(wǎng)膜中的三種視錐細(xì)胞(S、M、L)分別感知藍(lán)、綠、紅波長(zhǎng),但因進(jìn)化導(dǎo)致M(綠)和L(紅)視錐細(xì)胞的敏感波長(zhǎng)高度重疊(85%重疊),自然界中不存在僅激活M視錐細(xì)胞的單色光,限制了人類對(duì)高飽和綠色的感知。
Oz技術(shù)通過(guò)以下步驟突破這一限制:
1.繪制個(gè)體視錐細(xì)胞圖譜:利用高精度光學(xué)系統(tǒng)成像視網(wǎng)膜,識(shí)別每個(gè)S、M、L視錐細(xì)胞的位置。
2.激光精準(zhǔn)刺激:通過(guò)微小激光脈沖單獨(dú)激活目標(biāo)視錐細(xì)胞(一次可控制約1000個(gè)),無(wú)需依賴自然波長(zhǎng)。例如,聚焦激活M視錐細(xì)胞為主,輔以少量S或L視錐細(xì)胞,生成自然界中不存在的超高飽和藍(lán)綠色“olo”,其飽和度遠(yuǎn)超普通單色光。
二、新顏色“olo”:感官體驗(yàn)與科學(xué)意義
視覺(jué)特性:被描述為“孔雀綠”或“飽和度極高的藍(lán)綠色”,研究參與者稱其比最鮮艷的自然色更震撼。
科學(xué)突破:首次通過(guò)人工手段繞過(guò)波長(zhǎng)限制,直接操控視錐細(xì)胞組合,證明人類色覺(jué)可超越自然光譜范圍。
三、技術(shù)應(yīng)用:從基礎(chǔ)研究到醫(yī)療前景
1.視覺(jué)機(jī)制探索:
解答色覺(jué)本質(zhì)問(wèn)題,例如單獨(dú)激活M視錐細(xì)胞是否能產(chǎn)生“最純的綠色”。
研究大腦如何處理非自然感官輸入(如“olo”),拓展對(duì)人類視覺(jué)皮層可塑性的認(rèn)知。
2.眼科疾病研究:
模擬視錐細(xì)胞丟失過(guò)程,研究視網(wǎng)膜退化疾?。ㄈ琰S斑變性)的機(jī)制。
探索為色盲患者恢復(fù)全色視覺(jué)的可能,通過(guò)精準(zhǔn)刺激補(bǔ)償缺陷視錐細(xì)胞。
3.未來(lái)愿景:
實(shí)現(xiàn)“四色視覺(jué)”:理論上可通過(guò)刺激第四種人工視錐細(xì)胞(如改造現(xiàn)有細(xì)胞),讓人類感知更寬廣的色域。
開(kāi)發(fā)“細(xì)胞級(jí)視覺(jué)接口”:不依賴外部圖像投射,直接通過(guò)刺激視錐細(xì)胞生成高分辨率圖像(如移動(dòng)點(diǎn)、嬰兒/魚(yú)的圖像)。
四、技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)過(guò)程
激光與算法結(jié)合:
1.軟件將目標(biāo)圖像(如彩色照片)轉(zhuǎn)化為視錐細(xì)胞激活方案,計(jì)算需要刺激的S/M/L細(xì)胞組合。
2.低能量激光束快速掃描視網(wǎng)膜,僅在目標(biāo)細(xì)胞位置發(fā)射脈沖,避免損傷周圍細(xì)胞。
安全性:使用微劑量激光,能量遠(yuǎn)低于損傷閾值,初期實(shí)驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)副作用。
五、研究團(tuán)隊(duì)與發(fā)表信息
該研究由加州大學(xué)伯克利分校赫伯特·沃特海姆視光學(xué)與視覺(jué)科學(xué)學(xué)院團(tuán)隊(duì)主導(dǎo),聯(lián)合華盛頓大學(xué)開(kāi)發(fā)視網(wǎng)膜成像技術(shù),相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》(ScienceAdvances)。研究人員表示,Oz技術(shù)為視網(wǎng)膜研究提供了前所未有的單細(xì)胞尺度操控工具,不僅解鎖新顏色,更開(kāi)啟了理解人類視覺(jué)極限的新維度。
Oz技術(shù)標(biāo)志著人類從“被動(dòng)接受自然光譜”到“主動(dòng)設(shè)計(jì)視覺(jué)體驗(yàn)”的跨越,不僅在色彩科學(xué)上具有革命性,更在醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)成熟,未來(lái)或可改寫(xiě)視覺(jué)障礙治療范式,甚至重新定義人類對(duì)“顏色”的認(rèn)知邊界。
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