Màu sắc có phải chỉ là ảo ảnh mà bộ não của chúng ta tạo ra?
Khả năng nhìn màu là khả năng phân biệt các bước sóng khác nhau của bức xạ điện từ. Thị giác màu sắc dựa trên cơ chế nhận thức của não bộ xử lý ánh sáng với các bước sóng khác nhau là các kích thích thị giác khác nhau (ví dụ: màu sắc). Các tế bào cảm quang không nhạy màu thông thường (các que trong mắt người) chỉ phản ứng với sự có mặt hoặc không có ánh sáng và không phân biệt giữa các bước sóng cụ thể.
Chúng ta có thể tranh luận rằng màu sắc không có thật - chúng được não bộ “tổng hợp” để phân biệt ánh sáng với các bước sóng khác nhau. Trong khi các que cho chúng ta khả năng phát hiện sự hiện diện và cường độ của ánh sáng (và do đó cho phép não bộ của chúng ta xây dựng bức tranh về thế giới xung quanh), thì việc phát hiện cụ thể các bước sóng khác nhau thông qua các kênh độc lập giúp chúng ta nhìn thế giới có độ phân giải cao hơn. Ví dụ: màu đỏ và xanh lục trông giống như các sắc thái gần giống nhau của màu xám trong ảnh đen trắng.
Chỉ một con vật có thị lực đen và trắng sẽ không thể phân biệt được, chẳng hạn như táo xanh và táo đỏ, và sẽ không biết con nào ngon hơn trước khi thử chúng dựa trên màu sắc. Các nhà sinh học tiến hóa tin rằng tổ tiên loài người đã phát triển khả năng nhìn màu sắc để tạo điều kiện xác định các loại trái cây chín, điều này hiển nhiên sẽ mang lại lợi thế trong thế giới tự nhiên đầy cạnh tranh.
Tại sao các bước sóng nhất định được ghép nối với một số màu nhất định vẫn còn là một bí ẩn. Về mặt kỹ thuật, màu sắc là một ảo ảnh do bộ não của chúng ta tạo ra. Do đó, không rõ liệu các động vật khác có nhìn thấy màu sắc giống như cách chúng ta nhìn thấy hay không. Có khả năng là do lịch sử tiến hóa chung, các động vật có xương sống khác nhìn thế giới có màu sắc tương tự như cách chúng ta nhìn thấy. Nhưng khả năng nhìn màu sắc khá phổ biến trong vương quốc động vật rộng lớn: côn trùng, loài nhện và động vật chân đầu có khả năng phân biệt màu sắc.
Những con vật này nhìn thấy có màu gì?
Thị giác màu sắc của con người dựa vào ba cơ quan thụ cảm quang phát hiện các màu cơ bản - đỏ, xanh lá cây và xanh lam. Tuy nhiên, một số người thiếu tế bào cảm thụ ánh sáng màu đỏ (chúng là “bichromat”) hoặc có thêm bộ phận nhận cảm quang có thể phát hiện đâu đó giữa màu đỏ và xanh lục (“tetrachromat”). Rõ ràng, việc chỉ có 3 tế bào cảm quang không hạn chế khả năng phân biệt các màu khác của chúng ta.
Mỗi tế bào cảm quang có thể hấp thụ một dải ánh sáng có bước sóng khá rộng. Để phân biệt một màu cụ thể, não sẽ so sánh và phân tích định lượng dữ liệu từ cả ba cơ quan thụ cảm ánh sáng. Và bộ não của chúng ta thực hiện điều này thành công đáng kể - một số nghiên cứu chỉ ra rằng chúng ta có thể phân biệt các màu tương ứng với sự khác biệt về bước sóng chỉ 1 nanomet.
Sơ đồ này hoạt động phần lớn theo cùng một cách ở hầu hết các động vật có xương sống bậc cao có khả năng nhìn màu. Mặc dù khả năng phân biệt giữa các sắc thái cụ thể khác nhau đáng kể giữa các loài, nhưng con người có một trong những khả năng phân biệt màu sắc tốt nhất.
Tuy nhiên, động vật không xương sống đã phát triển thị giác màu (và thị giác nói chung) hoàn toàn độc lập với chúng ta thể hiện các cách tiếp cận khác biệt đáng kể để phát hiện và xử lý màu sắc. Những động vật này có thể có một số lượng đặc biệt lớn các thụ thể màu sắc. Ví dụ, tôm bọ ngựa có 12 loại tế bào cảm thụ ánh sáng khác nhau. Loài bướm bluebottle thông thường thậm chí có nhiều hơn - 15 cơ quan thụ cảm.
Nó có nghĩa là những con vật này có thể nhìn thấy những màu sắc khác mà chúng ta không thể tưởng tượng được? Có lẽ có. Một số cơ quan thụ cảm quang của chúng hoạt động trong một vùng quang phổ ánh sáng khá hẹp. Ví dụ, chúng có thể có 4-5 tế bào cảm quang nhạy cảm trong vùng màu xanh lá cây của quang phổ thị giác. Điều này có nghĩa là đối với những loài động vật này, các sắc thái khác nhau của màu xanh lá cây có thể xuất hiện khác nhau như màu xanh lam và màu đỏ xuất hiện trước mắt chúng ta! Một lần nữa, những lợi thế tiến hóa của những cách thích nghi như vậy là hiển nhiên đối với một loài động vật sống giữa cây và cỏ, nơi hầu hết các vật thể, như chúng ta thấy, có màu xanh lá cây khác nhau.
Các nhà nghiên cứu đã cố gắng kiểm tra xem một bộ thụ cảm thị giác phức tạp hơn có mang lại lợi thế nào cho động vật khi phân biệt giữa các màu chính hay không. Kết quả cho thấy điều này không nhất thiết phải như vậy, ít nhất là không phải đối với tôm bọ ngựa. Mặc dù có một loạt các thụ thể ấn tượng phát hiện ánh sáng trong một phần rộng hơn nhiều của quang phổ điện từ so với con người, nhưng khả năng phân biệt giữa các màu sắc của tôm rất tốt so với chúng ta. Tuy nhiên, chúng xác định màu sắc nhanh chóng. Điều này có lẽ quan trọng hơn đối với các mục đích thực tế, vì tôm bọ ngựa là loài săn mồi. Một số lượng lớn các tế bào cảm thụ ánh sáng cho phép chúng kích hoạt nhanh chóng ở các bước sóng ánh sáng cụ thể và do đó giao tiếp trực tiếp với não bộ về bước sóng cụ thể đã được phát hiện. Để so sánh, con người phải đánh giá và định lượng các tín hiệu từ cả ba cơ quan cảm quang để quyết định một màu cụ thể. Điều này đòi hỏi nhiều thời gian và năng lượng hơn.
Ngoài việc sử dụng một số cơ quan cảm thụ ánh sáng khác nhau để cảm nhận ánh sáng có bước sóng cụ thể, một số loài động vật có thể phát hiện ra ánh sáng mà con người chúng ta hoàn toàn không thể nhìn thấy. Ví dụ, nhiều loài chim và côn trùng có thể nhìn thấy trong phần UV của quang phổ. Ví dụ, loài ong nghệ có ba cơ quan thụ cảm quang hấp thụ trong các vùng UV, xanh lam và xanh lục của quang phổ. Điều này làm cho chúng trichromates, giống như con người, nhưng với độ nhạy quang phổ được chuyển sang cuối màu xanh lam của quang phổ. Khả năng phát hiện tia cực tím giải thích tại sao một số loài hoa có hoa văn chỉ nhìn thấy được ở phần này của quang phổ. Những mẫu này thu hút côn trùng đang thụ phấn, chúng có khả năng nhìn thấy trong vùng quang phổ này.
Một số loài động vật có thể phát hiện ra ánh sáng hồng ngoại (bức xạ có bước sóng dài) do các vật và cơ thể bị nung nóng phát ra. Khả năng này tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho việc săn bắt những con rắn thường tìm kiếm những con mồi máu nóng nhỏ. Do đó, nhìn thấy chúng thông qua các thụ thể phát hiện IR là một công cụ tuyệt vời cho các loài bò sát di chuyển chậm. Các cơ quan cảm thụ ánh sáng nhạy cảm với bức xạ IR ở rắn không nằm trong mắt của chúng mà nằm ở "cơ quan hố" nằm giữa mắt và lỗ mũi. Kết quả vẫn vậy: rắn có thể tô màu các vật thể theo nhiệt độ bề mặt của chúng.
Như bài báo ngắn gọn này cho thấy, con người chúng ta chỉ có thể xem và phân tích một phần nhỏ thông tin hình ảnh có sẵn cho các sinh vật khác. Lần tới khi bạn nhìn thấy một con ruồi nhỏ, hãy nghĩ xem nó khác nhau như thế nào khi nhìn nhận những thứ giống nhau mà cả hai bạn đang nhìn!
NGƯỜI GIỚI THIỆU
Skorupski P, Chittka L (2010) Độ nhạy quang phổ của cơ quan thụ cảm quang trong Bumblebee, Bombus impatiens (Bộ cánh màng: Apidae). PLoS ONE 5 (8): e12049. doi: 10.1371 / journal.pone.0012049
Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) Một hình thức nhìn màu sắc khác ở tôm bọ ngựa. Khoa học 343 (6169): 411-3. doi: 10.1126 / science.1245824
Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C và Arikawa K (2016) Cực kỳ phong phú trong mắt của loài bướm Bluebottle, Graphi sarpedon. Trước mặt. Ecol. Evol. 4:18. doi: 10.3389 / fevo.2016.00018
Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., & Kinoshita, M. (2017) Biểu hiện thời gian độc đáo của các Opsins bước sóng dài ba lần trong việc phát triển mắt bướm. Biên giới trong mạch thần kinh, 11, 96. doi: 10.3389 / fncir.2017.00096
Bài viết của khách này ban đầu xuất hiện trên blog khoa học và sức khỏe từng đoạt giải thưởng và cộng đồng theo chủ đề não bộ, BrainBlogger: Bộ não cảm nhận màu sắc như thế nào?
