為什麼一到晚上 我們眼裡的世界就失去色彩了？

我們生活在一個五彩繽紛的世界裡。可是你是否思考過，我們是如何感知這些絢爛色彩的？又是否注意過在月黑風高的夜晚，白天看上去絢麗無比的花朵，彷彿消失了顏色？

就讓我們一起了解一下身體自帶的高端「單反相機」——眼睛，是如何感知色彩的吧。

眼睛是由哪些部分組成的

首先咱們得先從眼睛的結構說起。

為了便於理解，我將晶狀體比作相機的鏡頭，將視網膜比作相機的底片。外界光線通過角膜，並通過晶狀體（鏡頭）的焦距調節功能使光線不偏不正的落在視網膜（底片）上。

這樣，我們就可以看清外界的物體了。在這順便提一下，如果光線不能準確地落在視網膜上，而是落在視網膜前或視網膜後的話，就會造成我們日常所說的近視或遠視。

視網膜的功能是什麼呢

下面，咱們重點要談一談我們眼睛的「底片」，也就是視網膜的功能。

如上圖所示，光線在落在視網膜後，首先會激活位於後方的視錐細胞和視桿細胞，被激活的細胞會將所見的圖像信息向前通過雙極細胞傳至視神經細胞。最後由視神經細胞將信號傳遞給大腦，大腦通過處理之後我們就可以感覺到外界的畫面了。

視錐細胞和視桿細胞的區別

但是為什麼我們白天可以看到五彩繽紛的世界，而到了夜間我們就只能看到一個無色彩的世界呢？

接下來我就要進一步介紹一下位於視網膜後部的視細胞——視錐和視桿細胞了。

兩種視細胞的結構示意圖

看了上圖，是不是從形態上就可以清楚地區分兩種細胞呢？

哺乳動物的視網膜包含兩種視細胞，負責白天彩色視覺的被稱為視錐細胞，負責夜間非彩色視覺的被稱為視桿細胞。對於我們日出而作、日落而息的人類來說，雖然夜間視覺相對不是很重要，但是視桿細胞的數量卻佔據了所有視細胞總數的95%（約一億個），而視錐細胞僅僅佔5%（約五百萬個）。在夜間處於主導地位的視桿細胞只有一種，但是支持彩色視覺的視錐細胞可以被細分為三種：藍色(S)，綠色(M)和紅色(L)視錐細胞。他們分別對波長為430，530以及561nm的光線最為敏感。

上圖顯示了藍色(S)，綠色(M)和紅色(L)視錐細胞在不同波長時的激活程度。比如波長在430-450nm的藍光可以最大限度的激活藍色視錐細胞。

從數量上來說，屬於少數派的藍色視錐細胞佔據了視錐細胞總數的10%，而紅色和綠色則共同佔據了90%。

上圖顯示了三種視錐細胞的分布情況。可以明顯看出紅色和綠色明顯要大於藍色細胞的數目。

視錐細胞在視網膜中的分布也是有重點和非重點的。我們視網膜處的被稱為「黃斑」的地方是視覺最敏感部位。在此處的視錐細胞分布數量（200,000/mm2）要多於視網膜周邊處將近100倍。這也就解釋了為什麼發生在黃斑部的病變對視力的影響是很明顯的。

我們晚上為什麼看不清花的顏色呢

在大致了解了視細胞的結構和形態後，我就可以談談彩色視覺（日間視覺）和無色彩視覺（夜間視覺）的形成機制了。

夜間視覺的形成機制比較簡單，因為主導夜間視覺的視桿細胞雖然對光的敏感程度要遠遠強於視錐細胞，但是由於沒有像視錐細胞那樣感知顏色的能力，所以在幽暗的夜色中我們雖然能看到東西，但卻往往感覺不到物體的色彩。

而彩色視覺的形成機制非常複雜，因為它不僅包括所看物體的色彩性質，還包括了其周圍物體的時間、空間，以及色彩特性。另外，視網膜之外的神經處理過程也參與了色彩感知。

目前比較公認的解釋彩色視覺的有兩個相互互補的學說：1. 三原色理論，2. 對立作用理論。

三原色理論是指三種視細胞分別對紅，綠和藍最為敏感。

對立作用理論認為紅色和綠色，藍色和黃色是相互排斥的。即一種顏色阻止另外一種顏色的感知。也就是說我們不可能感知到綠紅色或黃藍色。這個理論解釋了為什麼我們在沒有黃色感知的視細胞的情況下卻仍然能夠感知黃色。因為紅色和綠色疊加後形成了黃色，其抑制了藍色的感知。另一方面，當藍色光刺激藍色感知的視細胞後，又抑制了我們對黃色的感知，從而我們看見了藍色。

現在認為這兩個理論描述了色覺形成的不同階段。即三原色理論在視細胞層面，而對立作用理論在視細胞相互作用的神經層面解釋了色覺的形成。

因此，視錐細胞讓我們看見五彩繽紛的色彩，體會生活的美好。視桿細胞雖然沒有色彩識別能力，卻能幫助小夥伴們在幽暗的月光下看見東西，體會無色彩世界的另一種美。眼睛是心靈的窗戶，各位小夥伴們要愛惜自己的眼睛哦。

出品：科普中國

製作：關西科健產業研究院 SUN

監製：中國科學院計算機網路信息中心

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