Цветоощущение, методы исследования и диагностика его расстройств

Человеческий глаз различает не только форму, но и цвет предмета. Цветоощущение, также как и острота зрения, является функцией колбочкового аппарата сетчатки и связанных с ним нервных центров. Человеческий глаз воспринимает цвета с длиной волны от 380 до 800 нм.

Богатство цветов сводится к 7 цветам спектра, на которые разлагается, как показал еще Ньютон, солнечный свет, пропущенный через призму. Лучи длиной более 800 нм являются инфракрасными и не входят в состав видимого человеком спектра. Лучи менее 380 нм являются ультрафиолетовыми и не вызывают у человека оптического эффекта.

Все цвета разделяются на ахроматические (белые, черные и всевозможные серые) и хроматические (все цвета спектра, кроме белого, черного и серого). Человеческий глаз может различать до 300 оттенков ахроматического цвета и десятками тысяч хроматических цветов в различных сочетаниях. Хроматические цвета отличаются друг от друга по трем основным признакам: по цветовому тону, яркости (светлоте) и насыщенности.

Цветовой тон - качество цвета, которое мы обозначаем словами красный, желтый, зеленый и т.д., и характеризуется он длиной волны. Ахроматические цвета цветового тона не имеют.

Яркость или светлота цвета - это близость его к белому цвету. Чем ближе цвет к белому, тем он светлее.

Насыщенность - это густота тона, процентное соотношение основного тона и примесей к нему. Чем больше в цвете основного тона, тем он насыщенней.

Цветовые ощущения вызываются не только монохроматическим лучом с определенной длиной волны, но и совокупностью лучей с различной длиной волн, подчиненной законам оптического смещения цветов. Каждому основному цвету соответствует дополнительный, от смешения с которым получается белый цвет.

Пары дополнительных цветов находятся в диаметрально противоположных точках спектра: красный и зеленый, оранжевый и голубой, синий и желтый. Смешение цветов в спектре, расположенных близко друг от друга, дает ощущение нового хроматического цвета. Например, от смешения красного с желтым получается оранжевый, синего с зеленым - голубой. Все разнообразие ощущения цветов может быть получено путем смешения только трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Т.к. существует три основных цвета, то в сетчатке глаза должны существовать специальные элементы для восприятия этих цветов.

Чувствительность палочек (пунктирная линия) и трёх типов колбочек к излучению с разной длиной волны

Трехкомпонентную теорию цветоощущения предложил в 1757 году М.В. Ломоносов и в 1807 году английский ученый Томас Юнг. Они высказали предположение, что в сетчатке имеются троякого рода элементы, каждый из которых специфичен только для одного цвета и не воспринимает другого. Но в жизни оказывается, что потеря одного цвета связана с изменением всего цветного миросозерцания.

Если нет ощущения красного цвета, то и зеленый и фиолетовый цвета становятся несколько измененными. Через 50 лет Гельмгольц, выступивший со своей теорией трехкомпонентности, указал, что каждый из элементов, будучи специфичен для одного основного цвета, раздражается и другими цветами, но в меньшей степени. Например, красный цвет раздражает сильнее всего красные элементы, но в небольшой степени зеленые и фиолетовые. Зеленые лучи - сильно зеленые, слабо - красные и фиолетовые. Фиолетовый цвет действует очень сильно на элементы фиолетовые, слабее - на зеленые и красные. Если все три рода элементов раздражены в строго определенных отношениях, то получается ощущение белого цвета, а отсутствие возбуждения дает ощущение черного цвета.

Возбуждение только двух или всех трех элементов двумя или тремя раздражителями в различных степенях и соотношениях ведет к ощущению всей гаммы имеющихся в природе цветов. Люди с одинаковым развитием всех трех элементов имеют, согласно этой теории, нормальное цветоощущение и называются нормальными трихроматами. Если элементы не одинаково развиты, то наблюдается нарушение восприятия цветов.

Расстройство цветового зрения бывает врожденным и приобретенным, полным или неполным. Врожденная цветовая слепота встречается чаще у мужчин (8%) и значительно реже - у женщин (0,5%).

 Полное выпадение функции одного из компонентов называется дихромазией. Дихроматы могут быть протанопами, при выпадении красного компонента, дейтеранопами - зеленого, тританопами - фиолетового. Врожденная слепота на красный и зеленый цвета встречается часто, а на фиолетовый - редко. Протанопией страдал знаменитый физик Дальтон, который в 1798 году впервые точно описал цветослепоту на красный цвет.

У некоторых лиц наблюдается ослабление цветовой чувствительности к одному из цветов. Это цветоаномалы. Ослабление восприятия красного цвета называется протаномалией, зеленого - дейтераномалией и фиолетового - тританомалией.

По степени выраженности цветоаномалии различают аномалии типа А, В, С. К цветоаномалиям А относятся более далекие от нормы формы, к С - более тяготеющие к норме. Промежуточное положение занимают цветоаномалы В.

Крайне редко встречается ахромазия - полная цветовая слепота. Никакие цветовые тона в этих случаях не различают, все воспринимается в сером цвете, как на черно-белой фотографии. При ахромазии обычно бывают и другие изменения глаз: светобоязнь, нистагм, центральное зрение не бывает выше 0,1 из-за аплазии центральной ямки, никтолапия (улучшение зрения при пониженном освещении).

Полная цветовая слепота большей частью проявляется как семейное страдание с рецессивным типом наследования (цветовая астенопия). Цветовую астенопию у отдельных людей следует рассматривать как явление физиологическое, свидетельствующее о недостаточной устойчивости хроматического зрения.

На характер цветового зрения оказывают влияние слуховые, обонятельные, вкусовые и многие другие раздражения. Под влиянием этих непрямых раздражителей цветовое восприятие может в одних случаях угнетаться, в других - усиливаться. Для диагностики расстройств цветового зрения у нас в стране пользуются специальными полихроматическими таблицами профессора Е.Б. Рабкина .

Таблицы построены на принципе уравнивания яркости и насыщенности. Кружочки основного и дополнительного цветов имеют одинаковую яркость и насыщенность и расположены так, что некоторые из них образуются на фоне остальных цифру или фигуру. В таблицах есть также скрытые цифры или фигуры, распознаваемые цветослепыми.

Исследование проводится при хорошем дневном или люминесцентном освещении таблиц, т.к. иначе изменяются цветовые оттенки. Исследуемый помещается спиной к окну, на расстоянии 0,5-1 м от таблицы. Время экспозиции каждой таблицы 5-10 с. Показания испытуемого записывают и по полученным данным устанавливают степень аномалии или цветослепоты. Исследуется раздельно каждый глаз, т.к. очень редко возможна односторонняя дихромазия. В детской практике ребенку младшего возраста предлагают кисточкой или указкой провести по цифре или фигуре, которую он различает. Кроме таблиц, для диагностики расстройств и более точного определения качества цветового зрения пользуются специальными спектральными аппаратами - аномалоскопами. Исследование цветоощущения имеет большое практическое значение.

Существует ряд профессий, для которых нормальное цветоощущение является необходимым. Это транспортная служба, изобразительное искусство, химическая, текстильная, полиграфическая промышленности. Цветоразличительная функция имеет большое значение в различных областях медицины: для врачей инфекционистов, дерматологов, офтальмологов, стоматологов; в познании окружающего мира и т.д.

Возможны приобретенные нарушения цветового зрения, которые по сравнению с врожденными более разнообразны и не укладываются в какие-либо схемы. Раньше и чаще нарушается красно-зеленое восприятие и позже - желто-синее. Иногда наоборот. Приобретенным нарушениям цветоощущения сопутствуют и другие нарушения: снижение остроты зрения, поля зрения, появление скотом и т.д. Приобретенная цветовая слепота может быть при патологических изменениях в области желтого пятна, папилломакулярном пучке, при поражении более высоких отделов зрительных путей и т.д. Приобретенные расстройства весьма изменчивы в динамике. Для диагностики приобретенных расстройств цветового зрения Е.Б. Рабкин предложил специальные таблицы.