为什么四色视觉的人看不到更多颜色?


NeuroTimes | Dec. 28, 2015


Credits: Concetta Antico


上图是一个澳大利亚女艺术家Concetta Antico的绘画作品,看到图的人都能体会到色彩的丰富。不过,有一小部分人,能看到比其他人更丰富的色彩,他们是四色视觉(tetrachromacy)者。Concetta Antico也是。

这种超常的视觉来自于视锥细胞(cones)。视锥细胞是视网膜上的一种色觉和强光感受细胞,按照它们的光谱敏感度(Spectral sensitivity)峰值波长的顺序被标记为:短(S)、中(M)、和长 (L)的三种不同的细胞类型。这三种视锥细胞带给我们绝大多数普通人三色视觉(trichromacy)。四色视觉,顾名思义,多了一种视锥细胞,但不止多了一种颜色,而是理论上多了100倍常人看不到的颜色。

四色视觉只会在女性中出现,因为变异发生在M视锥细胞的视蛋白(opsin)基因上,而这个基因位于X染色体。这就意味着,男性接受到一条X染色体,产生两种可能的视锥细胞组合:正常S、正常M、正常L,正常S、异常M、正常L,只有三种视锥细胞;而女性两条X染色体,会产生:正常S、正常M、正常L,正常S、异常M、正常L,正常S、正常M、异常M、正常L。最后的这个,就是四色视觉者。

研究显示世界上的女性人口中应该有12%的四色视觉者,然而我们日常生活中却没有发现太多,目前能真正感知到更多颜色的人只发现了有限的几个。那么这些理论上的四色视觉这为什么不能明显感知到更多的颜色?问这个问题之前,首先要解决如何客观测试一个人能感受到的颜色,拿着打印出来的颜色表一个一个问无疑是蠢办法。

这篇文章介绍了实验的设计:首先用不同波长的光刺激培养的视锥细胞,确定它们对于不同光刺激能产生信号的范围。随后对正常三色视觉的人(正常S、正常M、正常L)进行测试,发现难以分辨波长接近的光;而异常三色视觉(正常S、异常M、正常L)相对可以分辨出波长接近的光。对四色视觉(正常S、正常M、异常M、正常L)的测试发现,只有1/7能真正分辨波长接近的光,而大多数只是与三色视觉类似而已。

原因在于她们多出来的那个具有变异视蛋白基因的M视锥细胞,接受的波长与其他视锥细胞重合了,相当于多出来了一个没用的;而有用的变异M视锥细胞,接受的波长范围位于正常M和正常L视锥细胞的中间,这才能相当于一种新的视锥细胞。

因此实验告诉我们,遗传的突变确实带来了某种不同功能的契机,但如果这种功能与原本就有的没有那么大差异,那么最后还是派不上用场。




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