Почему мы по-разному видим цвета?

Оптические иллюзии часто заставляют нас видеть цвета, которых на самом деле нет, как в знаменитом случае с фотографией "платья", которая вызывала бурные споры из-за разного восприятия её цвета: одни видели бело-золотое, другие – сине-черное. Почему это происходит? Ответ кроется в сложном взаимодействии между освещением, нашими фоторецепторами (палочками и колбочками в сетчатке глаза), обработкой информации в мозге, и даже нашими воспоминаниями и ожиданиями.

Фоторецепторы 

Начнем с фоторецепторов. Колбочки, отвечающие за цветовое зрение, имеют три типа, чувствительные к красному, зеленому и синему свету. Они посылают сигналы в мозг, где происходит обработка информации и определение цвета. Однако, интенсивность света, падающего на объект, и его спектр сильно влияют на сигналы, которые получает мозг. Один и тот же объект, освещенный дневным светом, искусственным светом или светом лампы накаливания, будет посылать разные сигналы, что может приводить к различным восприятиям цвета. Например, баланс белого – важный параметр в фотографии, который учитывает цветовой тон источника освещения и корректирует цвета изображения, чтобы они выглядели естественно. Без корректного баланса белого, один и тот же объект может казаться совершенно разного цвета на разных фотографиях.

Интерпретация мозгом

Далее, наш мозг активно участвует в интерпретации поступающей информации. Он не просто пассивно получает сигналы от глаз, а пытается "догадаться", какой цвет имеет объект, основываясь на контексте. В случае с фотографией "платья", отсутствие информации о освещении сыграло решающую роль. Мозг пытался интерпретировать изображение, используя свои внутренние модели освещения, основанные на нашем прошлом опыте. Люди, привыкшие к тёплому освещению, предполагали, что фотография сделана в условиях искусственного освещения, и, следовательно, корректировали восприятие цвета, "убирая" желтый оттенок, чтобы увидеть истинный цвет платья (сине-черный). Люди, привыкшие к холодному освещению дневного света, предположили, что фотография сделана при дневном свете, и, следовательно, их мозг интерпретировал цвета как бело-золотые.

Роль памяти в восприятии цвета также значительна. Наш мозг хранит "образцы" цветов различных объектов, основанных на предыдущем опыте. Когда мы видим знакомый объект, мозг автоматически "подстраивает" цвет под свой ожидаемый вариант, основываясь на этом опыте. Например, если мы знаем, что бананы обычно желтые, то даже при немного искаженном освещении мы будем воспринимать их как желтые, а не, скажем, как светло-зеленые.

Исследование Бевила Конвея, нейробиолога из Национального института здравоохранения в Мэриленде, и его коллег подтверждает влияние ожиданий на восприятие цвета. Участникам эксперимента показывали фотографию платья и спрашивали о его цвете, предварительно задавая различные условия освещения. Результаты показали, что предполагаемое освещение существенно влияло на оценку цвета платья. 

Индивидуальные особенности 

Кроме того, индивидуальные различия в зрительной системе тоже играют роль. Чувствительность к различным длинам волн света может варьироваться от человека к человеку, что также может приводить к разному восприятию цвета. Например, некоторые люди обладают более высокой чувствительностью к синему спектру, и, следовательно, будут больше склонны к восприятию сине-черного цвета в случае с платьем, в то время как другие, с более высокой чувствительностью к желтому спектру, будут склоняться к бело-золотому.

Утомление фоторецепторов

Посмотрите на флаг, содержащий яркие, насыщенные цвета, в течение 30-60 секунд. Затем переведите взгляд на белую поверхность. Что вы видите? Вероятнее всего, вы увидите "отрицательное" послеизображение флага: цвета будут инвертированы или дополнены. Например, после красного вы увидите зеленоватый оттенок, после синего – оранжево-желтый, и наоборот. Это не дефект зрения, а вполне нормальное явление, обусловленное адаптацией и утомлением фоторецепторов. 

У большинства людей существует три типа колбочек, различающихся по чувствительности к длинам световых волн: 

Коротковолновые (S-колбочки): Максимальную чувствительность демонстрируют к фиолетовому свету (с наименьшей длиной волны в видимом спектре). Важно отметить, что эта чувствительность распространяется и на часть синего спектра. Часто S-колбочки описываются как воспринимающие "сине-фиолетовый" или "лавандовый" свет. Количество S-колбочек у людей относительно невелико по сравнению с другими типами. 

Средневолновые (M-колбочки): Наиболее чувствительны к зелёному свету. Их спектр восприятия перекрывается с S- и L-колбочками, создавая сложную картину цветового восприятия.

 Длинноволновые (L-колбочки): Максимальную чувствительность демонстрируют к жёлто-красному свету (с наибольшей длиной волны в видимом спектре). И снова, спектр восприятия перекрывается с M-колбочками, что позволяет различать широкий диапазон цветов. 

Когда мы долго смотрим на объект определённого цвета, например, красный, соответствующие колбочки (в данном случае L-колбочки) работают на пределе своих возможностей, утомляясь. Этот процесс аналогичен усталости мышц после интенсивной тренировки. При переходе на белую поверхность, которая содержит все длины волн, утомлённые L-колбочки временное снижают свою активность. В результате, сигналы от M- и S-колбочек, которые не так сильно утомлены, доминируют, создавая ощущение дополнительного цвета – в данном случае, зеленоватого оттенка. Это и есть механизм отрицательного послеизображения. Интенсивность и длительность послеобраза зависят от ряда факторов, включая яркость исходного стимула, длительность экспозиции и индивидуальные особенности зрительной системы. 

Интересно, что существуют вариации в распределении и чувствительности колбочек между людьми. Это может частично объяснять индивидуальные различия в восприятии цветов и интенсивности послеобразов.