Thị lực màu
Color Vision
Làm cách nào hệ thống thị giác chuyển đổi những bước sóng của ánh sáng thành tri giác về màu sắc? Quá trình bắt đầu với 3 loại tế bào hình nón. Sau đó, các tế bào ở đường đi thị giác mã hóa những thông tin các bước sóng theo các cặp đối lập – đỏ với xanh lá, vàng với xanh dương, trắng vơi đen. Cuối cùng, các tế bào ở vỏ đại não so sánh thông tin từ nhiều phần khác nhau của trường thị giác để tổng hợp thành 1 trải nghiệm về màu sắc.
Thuyết tam sắc
The Trichromatic Theory
Thomas Young là một bác sĩ người Anh của những năm 1700, ông là người đã giúp giải mã viên đá Rosetta (giúp diễn giải chữ tượng hình Ai Cập), đưa ra khái niệm hiện đại về năng lượng, hồi sinh và phổ biến lý thuyết về sóng ánh sáng, chỉ ra cách tính toán niên khoản cho lĩnh vực bảo hiểm và đưa ra lý thuyết đầu tiên về cách mọi người cảm nhận màu sắc (Martindale, 2001). Lý thuyết của ông, được xây dựng và sửa đổi bởi Hermann von Helmholtz vào những năm 1800, được gọi là lý thuyết Young-Helmholtz, hay lý thuyết tam sắc. (Trichromatic có nghĩa là “ba màu”.) Theo thuật ngữ hiện đại, thuyết tam sắc nói rằng khả năng nhìn màu phụ thuộc vào phản ứng tương đối của ba loại tế bào hình nón Hình 4.10. Một loại nhạy cảm nhất với bước sóng ngắn (mà chúng ta thường thấy là màu xanh lam), một loại khác với bước sóng trung bình (xanh lá) và một loại khác với bước sóng dài (đỏ). Mỗi loại bước sóng ánh sáng tạo ra tỷ lệ phản ứng riêng biệt bởi ba loại tế bào hình nón. Ánh sáng trắng kích thích cả ba loại như nhau. Từ tỷ lệ phản ứng giữa ba loại tế bào hình nón, não bộ xác định màu sắc.
Young và Helmholtz đưa ra lý thuyết của họ đã lâu trước khi các nhà giải phẫu học xác nhận sự tồn tại của 3 loại tế bào nón. Helm biết được rằng những người quan sát có thể kết hợp nhiều lượng của 3 bước sóng ánh sáng vào với nhau để khớp với tất cả các màu sắc. Trộn ánh sáng thì khác với trộn màu sơn. Trộn sơn vàng và xanh dương sẽ ra xanh lá cây, trộn ánh sáng xanh và vàng sẽ ra màu trắng.
TB thể nón bước sóng ngắn – phản ứng mạnh với màu xanh, có số lượng ít nhất. Để võng mạc có thể nhận biết sắc xanh, vùng màu xanh cần tỏa rộng hơn so với các màu khác.
Hình 4.11: Các chấm màu xanh trông như màu đen trừ khi chúng bao phủ đủ một vùng diện tích nào đó. Đếm các chấm đỏ; sau đó đếm các chấm màu xanh. Hãy thử lại lần nữa và đứng xa màn hình hơn. Bạn có thể sẽ đếm được nhiều chấm đỏ như lúc đầu nhưng sẽ ít chấm xanh hơn.
Thuyết tiến trình đối nghịch
The Opponent-Process Theory
Young và Helm đã đúng về số tế bào nón mà chúng ta có, nhưng nhận thức của chúng ta về màu sắc có những đặc tính mà thuyết 3 màu cơ bản không giải thích 1 cách dễ dàng được. Ví dụ, nếu bạn nhìn 1 phút vào 1 thứ gì đó màu đỏ, sau đó nhìn ra xa, bạn sẽ trông thấy dư ảnh màu xanh. Nếu bạn nhìn chằm chằm vào thứ gì đó màu xanh lá, vàng hay xanh da trời, bạn sẽ nhìn thấy dư ảnh màu đỏ, xanh nước biển, hoặc vàng. Để giải thích cho hiện tượng này, một nhà khoa học thế kỷ 19, Ewald Hering đã đưa ra thuyết tiến trình đối nghịch/ opponent-process theory về thị lực màu: Chúng ta cảm nhận được màu sắc theo các cặp đối lập: đỏ với xanh lá, vàng với xanh da trời, trắng với đen. Để minh họa, hãy xem Hình 4.12.
Nhìn tập trung vào bất kỳ điểm nào bạn chọn dưới đèn sáng trong một phút. Đừng di chuyển mắt của bạn. Sau đó, nhìn vào một trang trắng và bạn sẽ thấy những hình vòm màu vàng.
Khi trong ra chỗ khác, bạn sẽ thấy logo có màu sắc bình thường. Sau khi nhìn tập trung vào một hình ảnh, bạn thay thế màu xanh lam bằng màu vàng, màu vàng bằng màu xanh lam, màu đỏ bằng màu xanh lá cây, màu xanh lá cây bằng màu đỏ, màu trắng bằng màu đen và màu đen bằng màu trắng. Trải nghiệm của một màu sắc sau một màu sắc khác bị loại bỏ được gọi là dư ảnh âm/ negative afterimages.
Lời giải thích có lẽ phụ thuộc vào các tế bào nằm ở đâu đó tại hệ thống thần kinh, các tế bào này tăng hoạt động của chúng khi màu xanh xuất hiện và giảm hoạt động của chúng khi màu vàng xuất hiện. Sau khi bạn nhìn chằm chằm vào một cái gì đó màu xanh, những tế bào này trở nên “mỏi” và khiến phản ứng của chúng bị giảm. Não của bạn sau đó diễn giải sự giảm xuống này gắn với màu vàng. Chúng ta có thể hình dung những tế bào đó ngay ở chính võng mạc, nhưng sự quan sát sau đây có thể đi ngược lại với sự diễn giải thông tin đó. Nhìn vào giữa của Hình 4.13 trong một phút, sau đó nhìn vào tờ giấy trắng. Dư ảnh mà bạn nhìn thấy bên ngoài có màu đỏ, như dự đoán. Nhưng ở trong vòng tròn bạn sẽ nhìn thấy màu xanh lá cây, không phải xám hoặc đen. Tri giác về màu sắc bên trong phụ thuộc vào yếu tố môi trường xung quanh. Kết quả này cho thấy dư ảnh âm và nhận biết màu sắc nhìn chung phụ thuộc vào vỏ não chính, không chỉ vào những phản ứng nằm trong võng mạc.
Thuyết Retinex
The Retinex Theory
Cái mà bạn nhìn thấy bất cứ khi nào trong không gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa chứ không chỉ là chính nó. Nó phụ thuộc vào độ tương phản với những vật thể xung quanh. Tương phản ánh sáng/ brightness contrast là sự tăng hoặc giảm ánh sáng bên ngoài của một vật thể khi so sánh với các vật thể quanh nó. Hãy nhìn Hình 4.14: thanh màu hồng ở bên phải trông đậm hơn bên trái mặc dù chúng hoàn toàn giống nhau. Não bộ sử dụng những trải nghiệm cũ để tính toán cách mà một mẫu ánh sáng được tạo ra, xem xét những thông tin về hoàn cảnh xung quanh. Trong hình này, bạn thấy một dài màu trắng rõ ràng phủ lên các thanh đỏ bên trái, và thanh màu hồng nhìn sẽ sáng lên. Bên nửa phải, dài màu hồng dường như nằm dưới những thanh màu đỏ và trên nền trắng. Lúc này những thanh màu hồng nhìn tối hơn bởi vì bạn tương phản hóa màu hồng với nền trắng phía trên và bên dưới nó.
Tri giác về màu sắc còn phụ thuộc vào độ tương phản. Ví dụ bạn nhìn vào một tấm màn trắng được chiếu 1 tia sáng màu xanh lá cây lên và xung quanh là căn phòng tối. Làm sao bạn biết được là đèn xanh đang chiếu vào tấm màn trắng hay là đèn trắng chiếu vào tấm màn xanh? Hay một tấm màn xanh nước biển được chiếu đèn vàng? Bạn sẽ không thể biết được. Bây giờ để một người mặc áo nâu quần jean xanh đứng trước tấm màn đó. Lúc này bạn sẽ thấy áo có màu nâu, quần jean có màu xanh, tấm màn màu trắng mặc dù các vật thể đều phản chiếu sắc xanh lá cây. Bạn nhận biết màu sắc bằng việc so sánh ánh sáng một vật thể phản chiếu, với ánh sáng mà những vật thể khác phản chiếu. Nghĩa là màu sắc bên ngoài của một vật thể phụ thuộc vào môi trường xung quanh nó.
Ngược lại, giả sử bạn xếp một dãy vật thể phức tạp và chiếu ánh sáng vàng vào chúng, hoặc chiếu ánh sáng xanh vào chúng. Mặc dù mọi thứ bây giờ có màu hơi vàng hoặc hơi xanh, bạn không gặp khó khăn gì trong việc nhận biết vật thể nào có màu đỏ, xanh lá, vàng, xanh lam, đen hoặc trắng. Xu hướng của một vật thể xuất hiện gần giống màu trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau được gọi là hằng định màu sắc/color constancy (xem Hình 4.15).
(a) Khi khối rubic ở dưới ánh sáng vàng (trái) hoặc ánh sáng xanh (phải), bạn vẫn nhận ra màu sắc của các hình vuông riêng lẻ. Phần b và c cho thấy điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta loại bỏ ngữ cảnh: Các hình vuông “màu xanh dương” ở nửa bên trái của phần a và các hình vuông “màu vàng” ở nửa bên phải thực sự giống nhau và có màu xám. (Từ Tại sao chúng ta thấy những gì chúng ta làm, bởi D. Purves và R. B. Lotto, Hình 6.10, trang 134. Bản quyền 2003 Sinauer Associates, Inc. Được phép tái bản.)
Trước những quan sát như vậy, Edwin Land (người phát minh ra máy ảnh in liền Polaroid Land) đã đề xuất lý thuyết retinex. Theo lý thuyết này, vỏ não so sánh các kiểu ánh sáng đến từ các phần khác nhau của võng mạc và tổng hợp tri giác màu sắc cho từng khu vực. (Retinex là sự kết hợp của các từ retina và cortex.)
Như Hình 4.15 đã nhấn mạnh, chúng ta không nên gọi ánh sáng có bước sóng ngắn là “xanh lam” hoặc ánh sáng có bước sóng dài là “đỏ”. Một hình màu xám có thể trông màu xanh lam trong nhưng lại là màu vàng trong một hoàn cảnh khác. Màu sắc là thứ mà bộ não của chúng ta cấu tạo, không phải là thuộc tính của chính ánh sáng.
Thuyết tam sắc, thuyết tiến trình đối nghịch và thuyết retinex đều đúng trên một số khía cạnh nhất định của thị giác. Tam sắc nói rằng thị giác màu sắc của con người bắt đầu với ba loại tế bào hình nón. Lý thuyết tiến trình đối nghịch giải thích cách các tế bào tổ chức thông tin màu sắc sau này. Lý thuyết retinex lưu ý rằng vỏ não so sánh thông tin màu sắc từ các phần khác nhau của trường thị giác.
Suy giảm thị lực màu
Color Vision Deficiency
Nhiều thế kỉ trước, người ta cho rằng bất cứ một ai không bị mù đều có thể nhìn và nhận diện màu sắc. Sau đó trong suốt những năm 1600s, hiện tượng suy giảm thị lực màu sắc (hay mù màu) đã được công nhận một cách rõ ràng. Dưới đây là minh chứng cho việc thị lực màu không chỉ là phụ thuộc vào ánh sáng mà còn là chức năng của mắt và não bộ.
Một thuật ngữ cũ là “mù màu” thực tế không chính xác vì chỉ rất ít người hoàn toàn không thể nhận biết màu sắc. Khoảng 8% đàn ông và ít hơn 1% phụ nữ gặp khó khăn trong việc phân biệt màu đỏ với màu xanh. Lý do là bởi có gen lặn trên nhiễm sắc thể X. Đàn ông chỉ có một nhiễm sắc thể X, chỉ cần 1 gen để có thể hình thành nên chứng suy giảm thị lực màu. Phụ nữ với 2 nhiễm sắc thể X, cần 2 gen kiểu này để hình thành. Người mắc suy giảm thị lực xanh-đỏ chỉ có những tế báo hình nón bước sóng ngắn và, hoặc là thể nón bước sóng dài hoặc tầm trung.
Hình 4.16 đưa ra một thử nghiệm thô sơ nhưng thường đạt yêu cầu để nhận diện chứng mù màu xanh-đỏ. Bạn thấy gì ở mỗi phần của hình?
Câu trả lời: trong hình 4.16a, một người có thị lực màu bình thường nhìn thấy chữ số 74; trong Hình 4.16b là chữ số 8.
Vậy đối với những người suy giảm thị lực màu thì thế giới sẽ trông ra sao? Họ miêu tả thế giới với những từ ngữ về màu thông thường: hoa hồng thì màu đỏ, chuối màu vàng, cỏ màu xanh. Nhưng với câu trả lời như vậy thì cũng không có nghĩa rằng họ cảm nhận màu sắc giống như người khác. Một số trường hợp suy giảm thị lực màu xanh lá-đỏ ở một bên mắt nhưng bên mắt kia lại hoàn toàn bình thường. Vì họ hiểu được các từ ngữ chỉ màu sắc (cái mà thu được qua kinh nghiệm của mắt bên kia), họ có thể mô tả thứ mà mắt bị suy giảm thị lực màu trông thấy.
Nếu bạn có thị lực màu bình thường, Hình 4.17 sẽ chỉ cho bạn thấy suy giảm thị lực màu là như thế nào. Đầu tiên che phần b lại, nhìn vào phần a dưới ánh sáng trong vòng 1 phút. (Ánh sáng càng nhiều, nhìn càng lâu hiệu ứng sẽ càng rõ hơn). Sau đó nhìn sang phần b. Việc nhìn lâu vào phần màu đỏ làm mỏi các thể nón bước sóng dài, làm yếu đi cảm nhận màu đỏ của bạn.
Giờ hãy nhìn vào phần c khoảng 1 phút và nhìn lại vào hình b. Vì bạn đã làm mỏi những thể nón xanh lá, con số ở hình b sẽ nổi bật hơn bình thường. Thực tế, một số người bị suy giảm thị lực màu xanh-đỏ có thể có khả năng nhìn thấy con số ở hình b sau khi nhìn hình lâu vào hình c.
Đầu tiên, nhìn chằm chằm vào mẫu (a) dưới ánh sáng mạnh trong khoảng một phút và sau đó nhìn vào (b). Bạn thấy gì? Tiếp theo nhìn chăm chú vào (c) trong một phút và nhìn vào (b) một lần nữa. Bây giờ bạn thấy gì? Xem câu trả lời B ở trang 110.
Câu trả lời: Trong Hình 4.17b, bạn sẽ nhìn thấy chữ số 29. Sau khi bạn nhìn chăm chú vào hình tròn đỏ ở phần a, số 29 trong phần b có thể trông ít nổi bật hơn bình thường, như thể bạn bị suy giảm màu xanh-đỏ. Sau khi nhìn chằm chằm vào hình tròn màu xanh lá, con số 29 thậm chí có thể nổi bật hơn bình thường. Nếu bạn không thấy một trong hai hiệu ứng này ngay lập tức, hãy thử lại, nhưng lần này nhìn chăm chú vào phần a hoặc c lâu hơn và tiếp tục nhìn vào phần b lâu hơn một chút. Hiệu ứng không xuất hiện ngay lập tức.
Suy giảm thị lực màu chỉ ra một điểm khá phổ quát. Trước khi con người biết về suy giảm thị lực màu sắc, họ dễ dàng cho rằng mọi người đều nhìn thấy thế giới một cách giống nhau. Cho đến ngày nay, chúng ta vẫn dễ dàng cho rằng mọi thứ chúng ta nếm và ngửi thì đều giống nhau với những người khác. Chương sau sẽ giải thích điều này không hề đúng.
Source: Kalat, J. W. (2017). Introduction to psychology (11ed). Boston, MA: Cengage Learning.
