ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ

Цветовое зрение (синоним: цветоощущение, цветоразличение, хроматопсия) — способность человека различать цвет видимых объектов.

Цвет оказывает воздействие на общее психофизиологическое состояние человека и в известной мере влияет на его трудоспособность. Поэтому большое значение придают цветовому оформлению помещений, оборудования, приборов и других предметов, окружающих людей на производстве и в быту. Наиболее благоприятное влияние на зрение оказывают малонасыщенные цвета средней части видимого спектра (желто-зелено-голубые), так называемые оптимальные цвета. Для цветовой сигнализации используют, наоборот, насыщенные (предохранительные) цвета.

Цвет — свойство света вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Различают семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. В зависимости от длины волны света выделяют три группы цветов: длинноволновую (красный, оранжево-красный, оранжевый), средневолновую (желтый, желто-зеленый, зеленый) и коротковолновую (голубой, синий, фиолетовый).

Цвета разделяют на хроматические и ахроматические. Хроматические цвета обладают тремя основными качествами: цветовым тоном,который зависит от длины волны светового излучения; насыщенностью, зависящей от доли основного цветового тона и примесей других цветовых тонов; яркостью цвета, то есть степенью близости его к белому цвету. Различное сочетание этих качеств дает большое разнообразие оттенков хроматического цвета. Ахроматические цвета (белый, серый, черный) различаются лишь яркостью.

При смешении двух спектральных цветов с разной длиной волны образуется результирующий цвет. Каждый из спектральных цветов имеет дополнительный цвет, при смешении с которым образуется ахроматический цвет — белый или серый. Многообразие цветовых тонов и оттенков может быть получено оптическим смешением всего трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Количество цветов и их оттенков, воспринимаемых глазом человека, необычайно велико и составляет несколько тысяч.

Физиология цветового зрения недостаточно изучена. Из предложенных гипотез и теорий цветовое зрение наибольшее распространение получила трехкомпонентная теория, основные положения которой впервые были высказаны М. В. Ломоносовым в 1756 году. В дальнейшем эти положения были подтверждены и развиты Юнгом (Т. Young, 1802) и Г. Гельмгольцем (1866). Согласно трехкомпонентной теории Ломоносова — Юнга — Гельмгольца в сетчатке глаза имеется три воспринимающих аппарата (рецептора, элемента), которые возбуждаются в разной степени под действием световых раздражителей различной длины волны (спектральная чувствительность глаза). Каждый вид рецептора возбуждается преимущественно одним из основных цветов — красным, зеленым или синим, однако в определенной степени реагирует и на другие цвета. Поэтому кривые спектральной чувствительности отдельных видов цветовоспринимающих рецепторов частично накладываются друг на друга. Изолированное возбуждение одного вида рецептора вызывает ощущение основного цвета. При равном раздражении всех трех видов рецепторов возникает ощущение белого цвета. В глазу происходит первичный анализ спектра излучения рассматриваемых предметов с раздельной оценкой участия в них красной, зеленой и синей областей спектра. В коре головного мозга происходит окончательный анализ и синтез светового воздействия, которые осуществляются одновременно. Благодаря такому устройству зрительного анализатора человек может достаточно хорошо различать множество цветовых оттенков.

Трехкомпонентную теорию цветового зрения подтверждают данные морфофизиологических исследований. Спектрофотометрические исследования позволили определить спектры поглощения различных типов одиночных фоторецепторных клеток. По данным Доу (N. W. Daw, 1981), зрительные пигменты (см.) колбочек сетчатки человека имеют следующие максимумы спектров поглощения: красночувствительные — 570—590 нм, зеленочувствительные — 535 — 555 нм и синечувствительные — 440—450 нм. Современные электрофизиологические исследования органа зрения, проведенные Л. П. Григорьевой и А. Е. Фурсовой (1982), также подтвердили трехкомпонентную теорию цветового зрения. Они показали, что каждому из трех цветовых раздражителей соответствует определенный вид биопотенциала сетчатки и зрительной области коры головного мозга.

Имеются также другие теории цветового зрения, не получившие, однако, широкого признания. По оиионентной теории цветового зрения Геринга выделяют три пары противоположных цветов: красный и зеленый, желтый и синий, белый и черный. Каждой паре цветов в сетчатке соответствуют особые — красно-зеленое, желто-синее и бело-черное вещества. Под действием света происходит разрушение этих веществ (диссимиляция), а в темноте — восстановление (ассимиляция). Различные сочетания процессов диссимиляции и ассимиляции создают многообразие цветовых впечатлений. Теория Геринга не объясняет ряд явлений, в частности расстройства цветового зрения. Ионная теория Лазарева (1916) связывает цветовосприятие с выделением ионов, возбуждающих цветоразличительные рецепторы. По его теории в колбочках сетчатки содержится три светочувствительных вещества: одно из них поглощает преимущественно красный свет, другое — зеленый, третье — синий; при поглощении света данные вещества распадаются с выделением ионов, которые возбуждают цветоразличительные рецепторы. Полихроматическая теория Хартриджа предполагает наличие семи типов рецепторов.

У человека различают ночное, или скотопическое, зрение, сумеречное, или мезопическое, и дневное, или фотопическое, сетчатке (см.) глаза человека двух видов фоторецепторов — колбочек и палочек, что послужило основой для обоснования теории двойственности зрения, выдвинутой Шультце (М. J. Schultze, 1866) и в дальнейшем развитой М. М. Воиновым (1874), Парино (H. Pari-naud, 1881) и Крисом (J. Kries, 1894). Колбочки располагаются, главным образом, в центральном отделе сетчатки и обеспечивают фотопическое зрение — воспринимают форму и цвет объектов, находящихся в поле зрения; палочки располагаются в периферическом отделе, обеспечивают скотопическое зрение и обнаруживают слабые световые сигналы на периферии поля зрения.

Максимум спектральной чувствительности для колбочек находится в зоне 556 нм, а для палочек — в зоне 510 нм. Этим различием в спектральной чувствительности колбочек и палочек объясняется феномен Пуркинье, заключающийся в том, что в условиях слабого освещения зеленые и синие цвета кажутся светлее красных и оранжевых, в то время как в условиях дневного освещения эти цвета по светлоте примерно одинаковы.

На восприятие цвета оказывает влияние сила цветового раздражителя и цветовой контраст. Для цветоразличения имеет значение яркость (светлота) окружающего фона. Черный фон усиливает яркость цветных полей, так как они выглядят более светлыми, но в то же время несколько ослабляет цвет. На цветовосприятие объектов существенно влияет также цветность окружающего фона. Фигуры одного и того же цвета на желтом и синем фоне выглядят по-разному. Это явление одновременного цветового контраста.

Последовательный цветовой контраст проявляется в видении дополнительного цвета после воздействия на глаз основного цвета. Например, после рассматривания зеленого абажура лампы белая бумага первое время кажется окрашенной в красноватый цвет. При длительном воздействии цвета на глаз отмечается снижение цветовой чувствительности, вследствие цветового «утомления» сетчатки, вплоть до такого состояния, когда два разных цвета воспринимаются как одинаковые. Это явление наблюдается у лиц с нормальным цветовым зрением и является физиологическим. Однако при поражении желтого пятна сетчатки, невритах и атрофии зрительного нерва явления цветового утомления наступают быстрее.

В соответствии с трехкомпонентной теорией цветового зрения нормальное цветоощущение называется нормальной трихромазией, а лица с нормальным цветовым зрением — нормальными трихроматами. Количественно цветовое зрение характеризуется порогом цветоощущения, то есть наименьшей величиной (силой) цветового раздражителя, воспринимаемого как определенный цвет.

Нарушения цветового зрения

Нарушения цветового зрения могут быть врожденными и приобретенными. Врожденные расстройства цветового зрения наблюдаются чаще у мужчин. Эти нарушения, как правило, стабильны и выявляются в обоих глазах, чувствительность чаще понижена к красному или зеленому цветам. В связи с этим к группе с начальными нарушениями цветового зрения относят лиц, хотя и различающих все главные цвета спектра, но имеющих пониженную цветовую чувствительность, то есть повышенные пороги цветоощущения.

Классификация врожденных расстройств цветового зрения Криса — Нагеля предусматривает три вида нарушений цветового зрения: 1 — аномальная трихромазия, 2 — дихромазия, 3 — монохромазия. В зависимости от длины волны светового раздражителя и его расположения в спектре, цветовоспринимающие рецепторы обозначают греческими словами: красный — протос (первый), зеленый — дейтерос (второй), синий — тритос (третий). В соответствии с этим при аномальной трихромазии различают ослабление восприятия основных цветов: красного — протаномалия, зеленого — дейтеранохмалия, синего — тританомалия. Дихромазия характеризуется более глубоким нарушением цветового зрения, при котором полностью отсутствует восприятие одного из трех цветов: красного(протанопия), зеленого (дейтеранопия) или синего (тританопия). Монохромазия (ахромазия, ахроматопсия) означает отсутствие цветового зрения, цветовую слепоту; при этом сохраняется лишь черно-белое восприятие. В дополнение к этой классификации Е. Б. Рабкиным (1937) при протаномалии и дейтераномалии выделены три степени (типа) нарушений цветового зрения: резкое нарушение — тип А, умеренное — тип В и легкое — тип С.

Врожденные расстройства цветового зрения принято называть дальтонизмом, по имени английского ученого Дж. Дальтона, страдавшего нарушением восприятия красного цвета и описавшего это явление.

Наиболее частым среди врожденных расстройств цветового зрения (до 70%) является аномальная трихромазия. Врожденные нарушения цветового зрения не сопровождаются расстройством других зрительных функций. Лица с врожденным расстройством цветового зрения обычно не предъявляют жалоб, а нарушения цветового зрения выявляются лишь при специальном исследовании.

Приобретенные расстройства цветового зрения встречаются при заболеваниях катаракты (см.). Эритропсия — нарушение зрительного восприятия, при котором видимые предметы представляются окрашенными в красноватый цвет. Наблюдается у лиц с нормальным цветовосприятием в результате длительной фиксации глаза на ярком, богатом УФ-лучами источнике света, а также после операции удаления катаракты. В отличие от врожденных нарушений цветового зрения, которые постоянны, цветовое зрение, измененное в результате перечисленных выше заболеваний, нормализуется по мере их излечения.