当康切塔·安蒂科看着一片叶子时,她看到的远不止绿色。“边缘周围,在阴影里我会看到橙色、红色或紫色;你可能看到深绿色,但我却看到紫罗兰色、青色、蓝色,”她说。“这就像一个色彩的马赛克。”
安蒂科感知到这些颜色,不仅仅是因为她是一位印象派画家。她还是一位四色视觉者,这意味着她的眼睛里有更多的视锥细胞来吸收颜色。区别在于安蒂科的视锥细胞,这些是眼睛中用于吸收特定波长光线并将其传递给大脑的结构。普通人有三种视锥细胞,能看到大约一百万种颜色。但安蒂科有四种视锥细胞,因此她的眼睛能够分辨出比普通人多得多的颜色维度和细微差别——估计有 1 亿种颜色。“人们看到的颜色如此之少,这让我感到震惊,”她说。
“你可能看到深绿色,但我却看到紫罗兰色、青色、蓝色。这就像一个色彩的马赛克。”
尽管四色视觉者拥有更多的视锥细胞,但他们的大脑与视力正常的人大脑的连接方式是相同的。那么,像安蒂科这样的大脑是如何改变以看到更多颜色的呢?就像其他任何事情一样,熟能生巧,即使是神经通路也是如此。
多年来,研究人员不确定四色视觉是否存在。如果存在,他们推断,只能在拥有两条 X 染色体的人身上找到。这是因为颜色视觉背后的基因。具有正常颜色视觉的人有三种视锥细胞,分别对红、绿、蓝光的波长敏感。这些与 X 染色体相连——大多数男性只有一个,但大多数女性有两个。 X 染色体上的突变会导致一个人感知到的颜色增多或减少,这就是为什么男性比女性更常见先天性色盲(如果他们唯一的 X 染色体有突变)。但理论认为,如果一个人接收到两条突变的 X 染色体,她可能拥有四种视锥细胞而不是通常的三种。
安蒂科的情况就是如此;研究人员在 2012 年证实她是一名四色视觉者。据估计,世界上有 1% 的人口是四色视觉者,但很难通过实验来证明。“四色视觉者和正常视力者之间感知到的颜色维度差异,不像色盲者和正常视力者之间的差异那么显著,”加州大学欧文分校数学行为科学研究所的认知科学家金伯利·詹姆森 (Kimberly Jameson) 说。她和她在内华达大学雷诺分校的同事阿丽莎·温克勒 (Alissa Winkler) 一直在研究安蒂科一年左右,以更好地理解四色视觉。詹姆森说,颜色感知上的差异很难检测到,因为它们很小,而且目前使用的测试不是为多于三种色素——红、绿、蓝——设计的。
根据安蒂科的基因,詹姆森确定安蒂科的第四种视锥细胞吸收的是“偏红的橙黄色”波长,但“具体康切塔看到的是什么,目前还不确定,”她补充道。由于测试没有针对这种波长进行校准,因此通过实验来证明四色视觉仍然非常困难。
詹姆森和温克勒正在寻找更多的四色视觉者,以更好地了解他们的大脑是如何工作的。詹姆森对人们如何形成和交流概念产生了浓厚的兴趣,尤其是当他们感知世界的方式可以如此不同时。“如果你视网膜中有一个额外的视锥细胞类别,那将会极大地影响信号离开视网膜时的形状。我们想了解这是如何发生的,”她说。这很可能与大脑接收到特定信号的频率如何随着时间而改变有关——这个概念被称为神经可塑性。关于动物和一些人类神经可塑性的大量研究表明,拥有相同视觉感知能力的两个人,在生命后期,仅仅因为早期接触到的东西不同,视力也可能截然不同。研究人员仍然不完全确定为什么会这样。“一种可能性是,系统学会了如何使用这些信号——神经连接创建了适当的代码,以便在大脑皮层中使用它们,”詹姆森说。
因此,尽管世界上可能存在更多的四色视觉者,但他们可能没有非凡的颜色感知能力,因为他们没有训练他们的大脑去关注。在这种情况下,安蒂科是一个罕见的例外。“我与普通的 5 岁孩子不同——我在 7 岁就开始画画了,我如此着迷于色彩,”她说。多年来,她接触到了非凡的色彩,所以她的大脑被连接起来,充分利用了她的四色视觉能力。
安蒂科对四色视觉的持续研究有着个人方面的考量。五年前,安蒂科的女儿 7 岁时,家人得知她有色盲。“我当时觉得这与我无关,但她是我的原因导致色盲。我有一个突变,”安蒂科说。她认为,她越能帮助科学家理解四色视觉,他们就越能帮助像她女儿这样的人。“如果我们了解四色视觉的遗传潜力以及他们的感知差异,我们就能了解很多目前我们不理解的颜色视觉处理过程,”詹姆森也同意。
但安蒂科可能也偶然发现了一种帮助色觉缺陷人群的不同方法。她是一位职业艺术家,教授绘画已有 20 多年,她的学生中有不少人是色盲。“通过观察他们的艺术作品,一个显而易见的事情是,他们对色彩有着很好的欣赏能力,这是我见过的任何其他色觉缺陷个体所没有的,”詹姆森说。“很有可能,由于从很小的时候就对颜色差异很敏感,[安蒂科]可能已经获得了一些理解和表达能力,来帮助他们做到这一点。”詹姆森说,当然,这个假设仍需要通过实验来验证,但她对通过神经可塑性允许的训练来改善人们颜色感知的可能性很感兴趣。
除了花时间帮助研究人员更好地了解四色视觉外,安蒂科还希望为色盲者开设一所艺术学校,并创建一个在线平台,让世界各地的人们能够发现自己是否是四色视觉者。“我想在我死之前,确保我能够定义四色视觉,”她说。“外面肯定还有更多的四色视觉者。也许我可以为他们引路。”
更正 (2014 年 11 月 10 日,东部时间上午 11:40): 原文曾说所有男性都有一条 X 和一条 Y 染色体,所有女性都有两条 X 染色体。这个说法忽略了患有克林费尔特综合征的个体以及跨性别者。我们对此错误表示歉意。