我们是如何感知颜色的？

视觉科学

我们周围的世界宛如一幅色彩斑斓的绚丽画卷，然而，看到一朵艳丽的红玫瑰或一片宁静的蓝天，其体验远非表面看起来那么简单。这是一个引人入胜且错综复杂的过程，涉及物理学、生物学和神经学。本质上，我们看到的颜色是我们大脑对不同波长光线的解读。

光的作用：起点

颜色感知始于光。光是一种电磁辐射，人眼可见的部分称为可见光谱。该光谱的范围大约从380纳米（nm）到740纳米。

• 波长与颜色：不同的波长对应不同的颜色：

  • 最短波长（约 380–450 nm）被感知为紫色和蓝色。

  • 中波长（约 500–570 纳米）被感知为绿色。

  • 最长波长（约 620–740 nm）被感知为红色。

• 物体与光线的相互作用：当光线照射到物体上时，物体表面会选择性地吸收和反射特定波长的光。我们只能看到被反射回眼睛的波长的光。例如，香蕉看起来是黄色的，是因为它的表面吸收了蓝色和紫色的波长，而反射了黄色的波长。如果物体反射所有波长的光，它看起来是白色的；如果它吸收所有波长的光，它看起来是黑色的。

眼睛的解剖结构：捕捉光线

反射光通过瞳孔进入眼睛，并由晶状体聚焦到眼球后部的视网膜上。视网膜包含数百万个称为感光细胞的特殊感光细胞。

感光细胞主要分为两大类，根据其形状命名：

1. 杆

• 功能：视杆细胞极其敏感，主要负责弱光视觉（暗视觉） 。它们使我们能够看到灰色的色调。

• 色盲：视杆细胞不参与颜色视觉。

2. 圆锥体

• 功能：视锥细胞需要在强光下工作，负责高分辨率细节和色彩视觉（明视觉） 。它们集中在视网膜中央的中央凹。

• 人类通常有三种视锥细胞，每种视锥细胞对不同波长范围的光敏感。这被称为三色视觉：

锥形	峰值灵敏度（约）	关联颜色感知
S锥体（短波长）	420纳米	蓝/紫
M锥体（中波长）	530纳米	绿色的
L锥体（长波长）	560纳米	红/黄

我们感知到的颜色取决于这三种视锥细胞信号的相对强度。例如，当我们看到黄色物体时， L视锥细胞和M视锥细胞几乎受到同等程度的刺激，而S视锥细胞受到的刺激则微乎其微。

神经处理：从光到感知

当感光细胞受到刺激时，光能会转化为电神经冲动（这一过程称为光转导）。然后，这些信号沿着视神经传递到大脑。

对立过程理论

根据对立过程理论，信号在到达视觉皮层之前，会先由视网膜中的神经细胞和称为外侧膝状体核（LGN）的大脑结构进行处理。

该理论认为，颜色视觉是由三种相互拮抗的受体复合物控制的：

1. 红队对绿队

2. 蓝队对阵黄队

3. 黑色与白色（明度）

例如，视觉通路中的某个细胞可能对红光敏感，对绿光敏感。这就解释了为什么我们看不到“红绿色”或“蓝黄色”。这也解释了后像现象——长时间盯着红色物体看会使红色感受器疲劳，当你移开视线时，不受抑制的绿色信号会短暂占据主导地位，使你看到绿色的后像。

视觉皮层的解释

最后，复杂的神经冲动传递到大脑后部的初级视觉皮层，然后继续传递到其他区域进行进一步处理。在这里，电信号最终被解读并转化为我们对颜色、形状和运动的意识感知。