Dzisiaj w okolicy południa, jeden z użytkowników poprosił mnie o stworzenie wtyczki, która zmieniałaby użytkownikom kolory na inne, bo jest chory na deuteranopię i myli bordowych z pomarańczkami.

W czasie oczekiwania na to, aż ściągnie mi się najnowsza wersja GIMPa (zawiera on filtry ślepoty barw, które pozwalają zobaczyć jak wygląda obraz u daltonisty), postanowiłem napisać ten artykulik.

Kilka słów o widzeniu barw

Oko człowieka zawiera cztery rodzaje receptorów światła: pręciki, reagujące tylko na jasność światła, i trzy rodzaje czopków - reagujących na światło czerwone, zielone i niebieskie.
Każdy z typów receptorów odróżnia u zdrowego człowieka 100 odcieni, co oznacza, że człowiek powinien być zdolny do odróżnienia przynajmniej 100100100 = miliona kolorów, jednak testy wykazują, że jest to około 2.3 miliona.
Podstawową różnica między pręcikami a czopkami, poza barwnikiem (w pręcikach znajduje się rodopsyna, zwana też purpurą wzrokową, zaś w czopkach znajduje się jodopsyna - znana też jako fotopsyna, opsyna czopkowa i fiolet wzrokowy), jest ich zdolność do oceny kierunku światła. Wynika to z ich czułości i budowy - mimo że pręcików jest 90 milionów, każdy z nich zbiera światło ze wszystkich kierunków, w przeciwieństwie do czopka, który zbiera dane tylko z wycinka świata naprzeciw. Dlaczego jednak w nocy widzimy dość wyraźnie? To zasługa interneuronów, które działają jak biologiczne karty graficzne i obraz z wielu czopków przekształcają w coś w rodzaju pojedynczego piksela (BTW, ciekawy artykuł na temat - jaka jest rozdzielczość ludzkiego oka?).

Co ciekawe, pręciki są dość równomiernie rozmieszczone na siatkówce, a czopki znajdują się głównie w okolicach plamki żółtej.
Plamka żółta oznaczona jest numerem 25.

[źródło]

Z tego wynika jedna z najdziwniejszych rzeczy w układzie nerwowym człowieka. Mózg dostaje taki obraz:

źródło + ciekawy artykuł
A teraz spójrzcie na swój pokój. Czy widzicie w ten sposób? Nie - ciągła praca milionów neuronów i mięśni gałki ocznej powoduje, że kolory na granicach waszego pola widzenia są cały czas zapisywane niejako w RAMie i aktualizowane tylko gdy tam spojrzycie.

Tak zbudowany jest czopek (widzenie kolorowe).

Tak z kolei pręcik (widzenie czarno-białe).

[źródło]

Tak wygląda wykres czułości poszczególnych rodzajów czopków zależnie od długości fali.

[źródło]

Ślepota barw

Wyróżnia się cztery rodzaje zaburzeń widzenia barw:
* tetrachromatyzm (mutacja pozwala na widzenie dodatkowych kolorów przez niektóre kobiety, co objawia się widzeniem 10 kolorów tęczy)
* zaburzenia trichromatyzmu (osłabiona percepcja jednej barwy)
* dichromatyzm (utrata zdolności widzenia jednej barwy)
* monochromatyzm (utrata zdolności do widzenia barw)

Tetrachromatyzm

Tetrachromatyzm jest stanem naturalnym dla ptaków, które widzą ultrafiolet. U człowieka jest to zaburzenie, występujące tylko u kobiet (związane z posiadaniem dwóch różnych alleli na chromosomach X, zagadnienie będzie omówione dokładniej w opisie dichromatyzmu).


Zakres widzenia u ptaków z podrodziny astryldów.

Trichromatyzm

To jest to, co widzi 98% czytelników tego tekstu, niemal wszystkie małpy wąskonose (w skrócie - duże małpy i te żyjące w Afryce i Azji) i jedynie niewielka część małp Nowego Świata.

Bonus - ultrafiolet

Czy człowiek widzi ultrafiolet...?
Bardzo dobre pytanie i odpowiedź brzmi, że bliski ultrafiolet widziałby, gdyby nie soczewki oka, które blokują takie krótkie fale. Osoby, które je straciły np. w wypadku urazu czy operacji, widzą bliski nadfiołkowy jako olśniewająco biały fiolet. Taką osobą był np. Claude Monet.

Japoński mostek w Giverny Claude'a Moneta, obecnie wystawiony w Art Institute w Chicago.

Zaburzony trichromatyzm

Jest to osłabienie zdolności do pochłaniania promieniowania o określonej częstotliwości przez czopki.
Wynika on z mutacji, które osłabiają czynność barwników wzrokowych (poszczególne barwniki różnią się mniej niż 20 aminokwasami).
Nazwy tworzy się, zamieniając końcówkę z nazw form dichromatyzmu z nopia na malia. Różne formy tego zaburzenia dotyczą około 7% mężczyzn w Europie i 1-2% kobiet.

Dichromatyzm

Dichromatyzm dzielimy na:
* protanopię – nierozpoznawanie barwy czerwonej (lub mylenie jej z barwą zieloną);
* deuteranopię (tzw. daltonizm) – nierozpoznawanie barwy zielonej (lub mylenie jej z barwą czerwoną);
* tritanopię – nierozpoznawanie barw żółtej i niebieskiej.
System nazewnictwa wziął się od nazw liczebników greckich i schematu kolorów RGB (por. protoplasta - pierwszy członek rodu).
Pierwsze dwa zaburzenia są związane z chromosomami płciowymi, ponieważ te dwa barwniki wzrokowe są zlokalizowane na chromosomie X.
Jak wiadomo, mężczyźni mają zestaw chromosomów płciowych XY, a kobiety XX (występują rzadkie zaburzenia tego schematu, jak przykładowo mężczyźni XXY, XYY, czy kobiety XY, X0, XXX).
W każdej komórce (za wyjątkiem części komórek w narządach rozrodczych) kobiety jeden, losowo wybrany chromosom X jest nieaktywny, tworząc tzw. ciałko Barra (oczywiście, mężczyźni XXY też mają ciałko Barra, kobiety XXX mają dwa ciałka Barra itd.).

Przykładowy schemat dziedziczenia protanopii i deuteranopii (carrier - nosiciel, u którego choroba się nie ujawnia).


Nosicielka takiego genu prawdopodobnie będzie miała lekko osłabione widzenie koloru czerwonego (bo mała część komórek w jej oczach nie będzie działać poprawnie), ale jest to praktycznie nie do zauważenia w rutynowych badaniach.
Córka chorego zawsze będzie nosicielem, zdrowie syna zależy tylko od matki.
Tetrachromatyzm pojawia się u kobiet, które posiadają lekko zmieniony gen na odbieranie któregoś z kolorów (przesunięte maksimum absorpcji) i gen prawidłowy.


Przykładowa grafika pokazująca kolory tęczy.

Protanopia

Jest dziedziczona na chromosomie X i praktycznie nieodróżnialna od deuteranopii. Dotyczy około 1% mężczyzn, cierpi z tego powodu także Marck Zuckerberg.

Tak widzą chorzy.

Deuteranopia

Jest dziedziczona na chromosomie X i praktycznie nieodróżnialna od protanopii. Chorował na to też John Dalton, który opisał to zaburzenie na własnym przykładzie.

Tak widzą chorzy. Różnica względem poprzedniej grafiki jest niewielka, prawda?

tritanopia

Jest dziedziczona na chromosomie 7 i dotyczy równie często kobiet i mężczyzn.

Jest zaburzeniem skrajnie rzadkim, szacuje się, że częstotliwość występowania tego zaburzenia to jedna osoba chora na 70 tysięcy zdrowych.

Dichromatycy rozróżniają prawdopodobnie około 10 tysięcy różnych kolorów.

Monochromatyzm

Monochromatyzm dzielimy na dwa rodzaje:
* monochromatyzm pręcikowy, achromatopsja - cierpi nań Ryu, osoba posiada tylko pręciki, co sprawia, że jej widzenie jest czarno-białe i nieostre.
* monochromatyzm czopkowy - chory posiada tylko jeden rodzaj czopków. Widzenie kształtów jest niezaburzone, ale chorzy praktycznie nie widzą odcieni kolorów.

Dodatkowo istnieje coś takiego jak agnozja kolorów, lub achromatopsja korowa - jest to uszkodzenie mózgu, które sprawia, że nie są rozpoznawane kolory, a obraz jest ostry, lecz czarno-biały. Jako że informacje z oczu są w mózgu przekazywane bardzo dziwnie, część chorych jest nieświadoma faktu, że nie widzi kolorów.
Dla zainteresowanych polecam poczytać o zespole Antoniego-Babińskiego - chorzy są ślepi, ale nie są świadomi własnej ślepoty. Mózg po prostu zaprzecza własnej dysfunkcji.

Bonus - pentachromatyzm

U człowieka nie występuje, u ssaków prawdopodobnie też nie. Jednak wiemy, że istnieje pięć rodzajów czopków u gołębia, czy niektórych gatunków minogów.

I dla osób, które dotarły na koniec tekstu, kilka zdjęć różnych kolorów oczu.
Żółte oko u kota.


źródło

Duża rozdzielczość.


Na pytania chętnie odpowiem, podobnie jak dwóch zaproszonych do studia chorych.