В начале XIX века английский врач Томас Юнг высказал мысль, что глазу не нужно иметь рецептор на каждый цвет: достаточно трёх типов, чувствительных к красному, зелёному и синему. Смешивая сигналы, мозг получает любые оттенки. Позднее идею развили Герман Гельмгольц и Джеймс Максвелл. Так появилась трёхкомпонентная теория.
Возражение Геринга
Физиолог Эвальд Геринг в 1870-х возразил: по ощущению у нас есть четыре «чистых» цвета: красный, зелёный, жёлтый и синий. Красный не бывает «зеленоватым», но оранжевый бывает «красновато-жёлтым». Цвета образуют пары, которые не смешиваются. Кроме того, после долгого взгляда на красное мы видим зелёный послеобраз. Геринг предложил теорию «оппонентных процессов». Спор шёл десятилетиями.
Победила ничья
В 1950-х Лео Хервич и Дороти Джеймсон дали количественное описание оппонентной теории, а нейрофизиологи позже нашли оба механизма. В сетчатке человека около шести миллионов колбочек, они бывают трёх видов: коротковолновые (S, максимум чувствительности около 420 нм), средневолновые (M, около 530) и длинноволновые (L, около 560). Это трёхкомпонентная стадия. Но дальше сигналы колбочек сравниваются: ганглиозные клетки сетчатки и нейроны латерального коленчатого тела вычитают сигнал одного типа из другого. Так возникают оппонентные каналы: красный против зелёного, синий против жёлтого, светлый против тёмного. Это оппонентная стадия.
Когда колбочка молчит
Если один из типов колбочек не работает или несколько изменён, возникает нарушение цветового зрения. Чаще всего страдает различение красного и зелёного: им отмечены примерно восемь процентов мужчин и около полупроцента женщин (у североевропейских популяций). Причина в том, что гены L- и M-опсинов расположены на Х-хромосоме. Это не слепота: человек видит цвета, но различает их хуже. Типы нарушений определяют специальные тесты.
Свет имеет длину волны, а цвет — ощущение, которое создаёт мозг. Один и тот же жёлтый можно получить из спектрального света с длиной волны около 580 нм, а можно сложив красный и зелёный. Для глаза это одно и то же, так как колбочки реагируют лишь суммарно. Именно поэтому экран с пикселями трёх цветов может показывать почти любой оттенок.
Четыре колбочки у птиц
У большинства млекопитающих два вида колбочек, у птиц и многих рыб четыре, включая ультрафиолетовые. У некоторых людей, женщин-носительниц особых вариантов гена, возможно четыре типа колбочек, но доказательства практического преимущества спорны.