加州大学伯克利分校研发“Oz”技术创造全新饱和色“olo”,突破人类自然色觉限制
一、技术核心:精准操控视锥细胞,超越自然光谱局限
人类视网膜中的三种视锥细胞(S、M、L)分别感知蓝、绿、红波长,但因进化导致M(绿)和L(红)视锥细胞的敏感波长高度重叠(85%重叠),自然界中不存在仅激活M视锥细胞的单色光,限制了人类对高饱和绿色的感知。
Oz技术通过以下步骤突破这一限制:
1.绘制个体视锥细胞图谱:利用高精度光学系统成像视网膜,识别每个S、M、L视锥细胞的位置。
2.激光精准刺激:通过微小激光脉冲单独激活目标视锥细胞(一次可控制约1000个),无需依赖自然波长。例如,聚焦激活M视锥细胞为主,辅以少量S或L视锥细胞,生成自然界中不存在的超高饱和蓝绿色“olo”,其饱和度远超普通单色光。
二、新颜色“olo”:感官体验与科学意义
视觉特性:被描述为“孔雀绿”或“饱和度极高的蓝绿色”,研究参与者称其比最鲜艳的自然色更震撼。
科学突破:首次通过人工手段绕过波长限制,直接操控视锥细胞组合,证明人类色觉可超越自然光谱范围。
三、技术应用:从基础研究到医疗前景
1.视觉机制探索:
解答色觉本质问题,例如单独激活M视锥细胞是否能产生“最纯的绿色”。
研究大脑如何处理非自然感官输入(如“olo”),拓展对人类视觉皮层可塑性的认知。
2.眼科疾病研究:
模拟视锥细胞丢失过程,研究视网膜退化疾病(如黄斑变性)的机制。
探索为色盲患者恢复全色视觉的可能,通过精准刺激补偿缺陷视锥细胞。
3.未来愿景:
实现“四色视觉”:理论上可通过刺激第四种人工视锥细胞(如改造现有细胞),让人类感知更宽广的色域。
开发“细胞级视觉接口”:不依赖外部图像投射,直接通过刺激视锥细胞生成高分辨率图像(如移动点、婴儿/鱼的图像)。
四、技术原理与实现过程
激光与算法结合:
1.软件将目标图像(如彩色照片)转化为视锥细胞激活方案,计算需要刺激的S/M/L细胞组合。
2.低能量激光束快速扫描视网膜,仅在目标细胞位置发射脉冲,避免损伤周围细胞。
安全性:使用微剂量激光,能量远低于损伤阈值,初期实验未发现副作用。
五、研究团队与发表信息
该研究由加州大学伯克利分校赫伯特·沃特海姆视光学与视觉科学学院团队主导,联合华盛顿大学开发视网膜成像技术,相关成果发表于《科学进展》(ScienceAdvances)。研究人员表示,Oz技术为视网膜研究提供了前所未有的单细胞尺度操控工具,不仅解锁新颜色,更开启了理解人类视觉极限的新维度。
Oz技术标志着人类从“被动接受自然光谱”到“主动设计视觉体验”的跨越,不仅在色彩科学上具有革命性,更在医学、神经科学领域展现出广阔应用潜力。随着技术成熟,未来或可改写视觉障碍治疗范式,甚至重新定义人类对“颜色”的认知边界。
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