很多人患有色盲,却终生不曾察觉。色盲眼镜可以帮一些色盲患者看到一个色彩更鲜明的世界。如果问五大感官中哪个最重要,想必很多人第一反应是视觉。视觉以最直接的方式建立我们对世界的感知。而对色彩的辨别又是其中的核心能力之一。
我们常在影视作品中看到,那些患有“色盲”的人如何在黑白的生活中遭遇大大小小的麻烦:他们难以识别食物的种类,看不出家人的气色好坏,无法辨别各种信号图标,衣服也搭配得乱七八糟……你知道吗,平均每12名男性、每200名女性中,就有1人是“色盲”,但很多人终其一生都不曾察觉。这有可能吗?又有哪些神奇的技术,可以帮助他们看见五彩斑斓的世界?
人眼识别万千色彩,靠的是视网膜上的锥细胞。
它们可细分为三种,分别感知红色为主的长波长光(600~780nm)、绿色中波长光(500~530nm)以及蓝色短波长光(400~450nm)。当不同颜色的光刺激视网膜,就会引起各类锥细胞不同程度的兴奋,它们把光刺激转换成电信号,传递给大脑。粗略估算,每种健康的锥细胞可分辨100级色调,故正常人眼可辨别的色彩种类高达100万种。光信号按不同比率组合,像调色盘一样,在我们脑海中呈现出世界的五彩缤纷。
绝大多数色盲是先天遗传所致。基因缺陷可造成锥细胞不同程度的功能受损。通常在人群中最为常见的是红绿色盲。因为负责感知这两种色彩的感光色素基因都位于X染色体上,红绿色盲遗传给后代的机会更大,且男性比女性患病率更高。女性有两条X染色体,当其中一条被影响,另一条仍能发挥正常功能。相比之下,男性只有一条X染色体,一旦中招就没有备选,辨色能力势必受到影响。
色盲的实际比例比我们想象的高得多,男性平均比例1:12,女性1:200。其实,虽然被称为“盲”,真正一眼望去世界只有黑白二色的“全色盲”是很稀少的,概率仅约十万分之一。绝大多数患者其实是“色觉异常”,不健康的可能是特定的某一种锥细胞,程度也各不相同。很多患者终其一生都没有意识到自己是色盲,是因为他们的辨色能力仍然存在,只是和正常人相比,对部分色彩的饱和度、明亮度的感受力变弱了。
一种常见的情况是锥细胞的波长识别范围发生了偏移。比如说,负责红光和绿光的两种锥细胞,其感光色素基因具有高度同源性,且位置相邻,所以它们之间常常会发生重组,导致基因融合或杂交,最终产生不正常的色素。因此,很多色盲患者都是对红、绿光的辨别能力弱。青翠的森林在他们眼中可能是暗淡的、向红色区偏移的棕色调。
但他们从小对此习以为常,以为那就是森林原本的颜色,有时即使被指出,也会认为是对色彩的主观理解不同,忽略了生理性的原因。
除了锥细胞受损,其他疾病也可能影响眼睛对色彩的感知,如老年人的“白内障”。由于混浊的晶状体难以透过短波长的光线,所以白内障患者往往难以感知到蓝色、紫色,而对红、绿色的辨识能力则相对好些。
令人惊奇的是,对于色盲患者来说,一副特殊材质的眼镜就能改变他们的生活。色盲眼镜的外观和普通太阳镜没什么差别,本质上也是一种滤镜。它能阻止一部分特定波长的光线通过,例如红色光和绿色光在光谱上波长毗邻、经病变锥细胞辨识时常发生错误重叠的那部分。同时,镜片为波长区别较大的光线放行,它们更容易被锥细胞识别。如此一来,在眼镜的帮助下,两种颜色信号呈递给大脑的正确比例就会增加,患者就能分辨出更丰富的色彩。
2014年,英国东英吉利大学研发并上市了一款特殊的机顶盒,让色盲患者无需佩戴任何设备,便可裸眼享受“全彩”电视节目。机顶盒内置的数学模型能逐帧分析电视画面,找出其中色盲患者可能难以区分的区域,进行数字强化后输出。色觉正常的人几乎不会察觉到画面的变化,而同时,坐在他身旁的色盲患者却可以拥有更鲜明的视觉体验。
但外部设备毕竟是治标不治本,而且对锥细胞(数量或功能)丧失型的色盲效果十分微弱。
为此医学界一直在研发根治色盲的方法。近十余年来,取得较大进展的是以病毒为载体的基因疗法。2020年5月,德国图宾根大学一项研究发现,约三分之一色盲症患者,其锥细胞中一个叫CNGA3的基因存在缺陷。利用病毒能轻松进入人体细胞的特点,研究人员将正确的基因片段安插在对人体无害的腺相关病毒(AAV)载体中,向视网膜注射,让这些治疗性病毒接触病变锥细胞。
约几周后,这些细胞可经由正确的基因片段,产生健康的感光色素、修复辨色功能。
我们欣喜地看到,为了让患者重新感知这个多姿多彩的世界,医学、物理学、材料学、数学等众多学科的力量被集结到一起,共同创造了一个又一个奇迹。与世间美好一同照耀进我们眼底的,还有科技对人的深切关怀。