משקפיים חדשים פותרים את הבעיה לעוורי צבעים – האמנם?

בשבועות האחרונים הוצפנו בכותרות סביב משקפי פלא חדשים שמתיימרים לאפשר לעיוורי צבעים לראות צבעים ממש כמו כולם. איך זה עובד?

enchroma glasses

משקפי הפלא של EnChroma – יאפשרו לעיוורי צבעים להבחין בצבעים כמו כל אחד אחר

מאת שי צווייג, דוקטורנט למדעי המח באוניברסיטת בר אילן. חוקר את המנגנונים העצביים העומדים מאחורי ראיית צבע.

בוודאי יצא לכם לשמוע לאחרונה על משקפי הפלא שמאפשרים לעוורי צבעים לראות צבעים שהם לא ראו מעולם. הרשת הוצפה בסרטונים של ה”פעם הראשונה”, אז בעודי מתרגש מכריס שלראשונה בחייו רואה את צבעי השקיעה ומוחה דמעה מול ג’ון שרואה את צבע עיניה של ביתו (הוליווד במיטבה…), תהיתי לעצמי (טוב, לא אני תהיתי, אשתי תהתה, אבל בואו לא נהיה קטנוניים), האמנם? האם באמת משקפיים פשוטים יכולים לגרום לעוורי צבעים לראות צבעים? ואם כן, איך זה עובד?

אמ;לק – לא בדיוק…

אבל כדי להיות יותר הוגנים נגיד שהמשקפיים יכולים לעזור, אבל הפער בין מה שהם באמת עושים לבין כותרות כגון “משקפיים שהופכים עוורי צבעים לרואי צבעים” ועוד שלל אמירות מפוקפקות שנאמרו עליהם בתקשורת, הוא גדול מאוד. אז מה באמת הם עושים? טוב, בשביל זה נצטרך למלא את הפסקאות הבאות בקצת הסברים, בכל זאת, לא הבטחתי שאני הולך לעשות לכם חיים קלים…

אז מהו צבע בכלל?

בצורה די מפתיעה, צבע הוא דבר שבכלל לא קל להגדיר – צריך לעבוד לא מעט רק כדי להבין מהו הצבע וכשההבנה הזאת שוקעת היא די מפתיעה כיוון שצבע הוא פרי יצירתו של המוח, הוא אמנם מקושר באופן ישיר לתכונות פיזיקליות אבל למעשה הוא סוג של אשליה. מבולבלים? אז בואו נתחיל מההתחלה. היקום שלנו מלא בקרינה אלקטרומגנטית, קרינה זו ניתנת לתיאור גם כגל, ולגלים יש תכונה שנקראת אורך גל שהוא התכונה המרכזית בה מסווגים קרינה אלקטרומגנטית לתחומים כמו גלי רדיו, גלי מיקרו, קרינת רנטגן, קרינת גאמה וכו’. ובכן קרינה אלקטרומגנטית שאורך הגל שלה היא בתחום מאוד צר בין 380 ל 750 ננומטר (פחות או יותר) היא האור הנראה. את הצבעים השונים נוהגים לקשור באופן ישיר לאורכי גל שונים, כאשר אורכי גל קצרים נתפסים אצלנו כסגולים וכחולים – האורכים הבינוניים הם ירוקים וצהובים והארוכים הם כתומים ואדומים. שילוב של כל אורכי הגל ביחד נותן לנו אור לבן. ובאמת, כאשר אור לבן עובר תווך ונשבר (כמו למשל בין אוויר למים, או בין אוויר למנסרה) הוא מתפזר בצורה שתלויה באורכי הגל שלו ואז אנחנו מקבלים את שלל צבעי הקשת. פשוט לא? צבע הוא הדרך שהעין שלנו מפרשת אורכי גל שונים! ובכן, לא, לצערי כאן רק מתחיל הסיפור שלנו. כדי להבין באמת מהו צבע (וגם מהו עוורון צבעים) חייבים לצלול למעמקי העין, שם ממש כמו בתחנת כוח סולארית, האור הופך לחשמל…

image1

העין היא איבר מורכב למדי המכיל מספר מבנים כאשר החשוב והמורכב שבהם הוא הרשתית. ברשתית נמצאים התאים האחראים על קליטת האור, המרתו לסיגנל חשמלי, ולאחר עיבוד בסיסי העברתו אל המוח. התאים הראשונים בשרשרת העיבוד של האור הם קולטני האור (הפוטורצפטורים). בעין אנושית יש ארבעה סוגים של קולטנים כאלה, אחד אחראי על ראיית לילה ושלושה אחרים אחראים על ראיית יום. כיוון שבלילה אנחנו למעשה עוורי צבעים, מה שמעניין אותנו הם קולטני ראיית היום. מה שמפריד בין שלושת סוגי הקולטנים האחראים על ראיית היום הוא הרגישות שלהם לאורכי הגל של האור הנראה. כל אחד מהשלושה רגיש לאורכי גל שונים. את רמת הרגישות שלהם לאורכי הגל השונים אתם יכולים לראות בתרשים המצורף, כאשר הקולטן ה”כחול” רגיש במיוחד לאורכי גל קצרים (סגול, כחול וכו’), הקולטן ה”ירוק” רגיש לאורכים בינוניים (ירוק וצהוב) וה”אדום” רגיש לאורכי הגל הארוכים (כתום ואדום).

image2

התאים האלה הם היחידים שרגישים לאור ולכן הפלט שלהם הוא הסיגנל היחיד שזורם הלאה לגבי הצבע של האור שהגיע לעין. ולמה אני כותב את שמות הקולטנים במרכאות? ובכן, אחת הסיבות המרכזיות היא שלמעשה כל קולטן צבע בפני עצמו הוא עיוור צבעים… מבט נוסף בתרשים מגלה נקודה מאוד חשובה: כל קולטן רגיש למגוון רחב של אורכי גל, לדוגמא הקולטן האדום רגיש גם לאור צהוב וירוק ואפילו קצת לכחול, הוא פשוט קצת פחות רגיש לירוק מאשר לכתום, ולכן אם נאיר על הקולטן באור ירוק חזק ובאור כתום חלש הוא יגיב בצורה דומה.

ננסה לתת אנלוגיה שתעזור בהסבר. בואו נדמיין שאנחנו משחקים קליעה למטרה (Darts), אני זורק מספר חיצים על לוח המטרה ואילו אתם לא רואים אותי זורק את החצים אבל מקבלים דיווח לגבי הניקוד לאחר שסיימתי את הטלות החיצים שלי. נניח שלאחר שסיימתי לזרוק הלוח דיווח לכם כי הניקוד שלי הוא 10, כיצד תוכלו לדעת אם הטלתי הטלה אחת שפגעה בדיוק במרכז או אולי שתי הטלות שאחת פגעה באיזור המזכה בשתי נקודות והשניה בשמונה ואולי בכלל שלוש הטלות שפגעו בארבע שלוש ושלוש וכו’, טוב, במקרה שלי אתם כנראה תוכלו לנחש שלא פגעתי בדיוק במרכז אבל למעשה חסר לכם מידע, אתם רק מקבלים את התוצאה ולא את הדרך שהגענו אליה. במקרה שלנו החצים שלנו יהיו האור כאשר מספר החיצים מסמל את עוצמת האור (הרבה חצים = אור חזק יותר) ולוח המטרה יהיה קולטן הצבע. כל קולטן יודע לדווח מספר אחד (שמתבטא במתח חשמלי) אבל מי שקורא אותו לא יכול לדעת אם הוא נובע ממעט אור שפגע במטרה (אורך הגל אליו הקולטן רגיש) או אור בעוצמה גבוהה שפספס את המטרה, ואולי אף שילוב שלהם. כלומר, קולטן בודד הוא עיוור צבעים.

מה עובר לנו במוח?

אם כן איך המוח בכל זאת מפענח את הצבע? המוח מנצל את העובדה ששלושת סוגי הקולטנים רגישים במידה שונה לאורכי גל שונים ומבצע השוואה בין הפלטים של הקולטנים השונים. אם נמשיך את האנלוגיה שלנו, נוסיף עוד שני לוחות מטרה שמיקומם יחפוף חלקית את לוח המטרה הראשון. עתה אחרי הטלות החצים שלי אתם תקבלו שלושה מספרים, אחד עבור הניקוד בכל לוח, תוכלו להשוות בין המספרים ולקבל מושג טוב יותר לגבי הזריקות שזרקתי. לסיכום, כל אורכי הגל השונים באור שמגיע לעין מפוענחים לשלושה מספרים – הפלטים של קולטני הצבע השונים – ועל ידי השוואה בין שלושת הצבעים המוח יוצר את האשליה של צבע. אז למה אשליה? עכשיו אנחנו מבינים שכל מה שהמוח מכיר הוא שלושה מספרים שיוצאים מקולטני הצבע, ולכן אם נצליח לגרום לקולטנים לפלוט את שלושת המספרים שמייצגים את הצבע צהוב אנחנו נחשוב שאנחנו רואים צהוב בעוד יכול מאוד להיות שאין אפילו שמצוץ של אורך גל “צהוב” במה שאנחנו רואים.. לא מאמינים לי? תחשבו על מסך המחשב שלכם, המסכים היום מתבססים על שלושה מקורות אור אדום, ירוק וכחול (RGB, מוכר מאיפשהו?) כל אחד מהם יודע ליצר את אורכי הגל המתאימים, אז איך יכול להיות שאנחנו יכולים לראות צהוב על המסך? ובכן המסך למעשה משדר בגלים אדומים וירוקים אבל בצורה כזאת שגורמת לקולטנים בעין שלנו להעביר את המספרים שמתאימים לצהוב וכך המוח שלנו הולך שולל אחריהם ואנחנו רואים צהוב…

וידאו: ילד עם עיוורון צבעים מתנסה במשקפיים לראשונה

ומה לגבי עוורון צבעים?

אז אחרי ההסבר הארוך הזה אנחנו יכולים להגיד שאנחנו יודעים מהו צבע, תודו שלא חשבתם שזה כל כך מסובך? עכשיו כבר יהיה לנו יחסית פשוט להסביר מה גורם לעוורון צבעים. הדבר הראשון שצריך להגיד על עוורון צבעים הוא שהתופעה היא למעשה שם כולל למספר רב של בעיות שבכולם ראיית הצבע נפגעת. אנחנו נתמקד כאן בסוג הנפוץ ביותר של עוורון צבעים שהוא “עוורון ירוק-אדום”. אני זוכר שפעם ראשונה ששמעתי שהסוג הנפוץ ביותר של עוורון צבעים הוא חוסר יכולת להפריד בין אדום לירוק חשבתי שעובדים עלי, הרי אין שני צבעים יותר נבדלים בעיני מאשר ירוק ואדום. אבל עכשיו, אחרי שהכרנו קצת את מנגנון ראיית הצבע בעין אנחנו יכולים לחזור לקולטנים שלנו ולהבין איך ייתכן שכשמונה אחוזים מהגברים וכאחוז מהנשים לא יכולים להבדיל דווקא בין שני צבעים אלה.

אם נחזור ונביט בתרשים של רגישות הקולטנים לאורכי הגל נראה למעשה שעקומת הרגישות של הקולטן ה”ירוק” וה”אדום” מאוד דומות, פחות משלושים ננומטר מפרידים בין פסגות שתי העקומות הללו וזה לא במקרה… מקורם האבולוציוני של שני הקולטנים הללו הוא מקולטן אחד שהתפצל לפני כ 40 מליון שנה לשני קולטנים דומים מאוד. הקידוד הגנטי שלהם כמעט זהה והם ממוקמים מאוד קרוב ברצף הגנטי על כרומוזום X. כשיש בעיה, ואפילו אם היא הקטנה ביותר, באחד מהגנים האחראים על קידוד הקולטנים הנ”ל, למשל על הגן האחראי על הקולטן ה”ירוק”, יכולה לקרות אחד משתי תופעות – אפשרות אחת היא שהקולטן ייצא מכלל שימוש, במקרה זה יישאר רק הקולטן השני, האדום במקרה שלנו והמוח יקבל במקום שלושה מספרים המייצגים צבע רק שניים. בנוסף, החפיפה בין העקומה של הקולטן ה”כחול” לזו של ה”אדום” או ה”ירוק” היא קטנה מאוד, וכך למעשה כל האיזור שבו אין חפיפה בין העקומות של הקולטן ה”כחול” לבין הקולטן שנותר לא יהיה ניתן להפרדה ונאבד בראש ובראשונה את היכולת להפריד בין אדום לירוק שכן הם יהיו מקודדים על ידי אותו קולטן ועל ידי קולטן אחד בלבד. אפשרות שניה היא שהקולטן הפגוע עדיין יתפקד אבל שהעקומה שלו “תתקרב” לעקומה של הקולטן השני. וכך המרחק בין הפסגות יקטן משלושים ננומטר לכחמישה ננומטר. במקרה כזה, למרות שיש לנו עדיין שלושה קולטנים המספרים שייצרו שני הקולטנים ה”אדום” וה”ירוק” יהיו כמעט זהים ולא יאפשרו הפרדה טובה בין הצבעים שהם “אחראים” עליהם – וקיבלנו שוב עוורון אדום-ירוק. אגב, בגלל שהקולטנים מקודדים בכרומוזום X, גברים נוטים לקבל אותם בהסתברות הרבה יותר גבוהה כיוון שלגברים יש רק עותק אחד של כרומוזום זה, ובניגוד לנשים אין להם מנגנון גיבוי. אם אמא העבירה לכם כרומוזום X פגום (כן, אמא… עכשיו אתם יודעים את מי להאשים), אכלתם אותה… (למרות שיכול מאוד להיות שלה יש ראיית צבעים מעולה בגלל העותק השני התקין שהיא מחזיקה)

ועכשיו למשקפיים…

טוב, זה היה ארוך אבל הנה הגענו למשקפיים… עכשיו אחרי שאנחנו מבינים מה גורם לעוורון צבעים אנחנו יכולים להבין כיצד המשקפיים פועלים ויותר חשוב, על מי הם פועלים… המשקפים, ואני מסתמך פה על מידע מהאתר הרשמי של החברה, מכילות פילטרים לסינון אורכי גל שונים. כלומר, הם מורידות את מגוון אורכי הגל שמגיע אל העין. והם מתמקדות בעיקר בסינון של אורכי גל באיזורים שבין פסגות הרגישות של הקולטנים האדום והירוק. ומדוע זה עוזר לעוורי צבעים? ובכן, אם אתם עיוורי צבעים מהסוג הראשון שהצגנו, כלומר אחד מהקולטנים שלכם לא מתפקד אז הם לא יעזרו לכם כלל… שהרי לא משנה מה נעשה, פשוט חסר לכם ערוץ להעברת המידע למוח, צר לי.

המשקפיים כן יכולים לעזור לאותם עוורי צבעים מהסוג השני, אלה שעדיין יש להם שלושה ערוצים אבל הערוצים האדום והירוק מאוד דומים. במקרה כזה המשקפיים למעשה עוזרים לבצע אבחנה חדה יותר בין צבעים שונים ולסנן חלק גדול מאורכי הגל שיכולים לגרום לבלבול בין הצבעים השונים. החידוד הזה אומר שאותם עוורי צבעים יוכלו ככל הנראה להפריד עכשיו בין צבעים שהם לא הצליחו להפריד בעבר – בעיקר ירוק, כתום ואדום. שימו לב שהיכולת הזו היתה קיימת אצלם תמיד, פשוט הרעש הטבעי שקיים בעולם בלבל אותם. אבל האם המשקפיים גורמים להם לראות את הצבעים האלה ממש? ובכן, לא באותה צורה שאנשים בעלי ראיית צבע תקינה רואים אותם… אנחנו יכולים לסכם ולהגיד שהמשקפיים עוזרים בצורה מוגבלת (מאפשרים הפרדה טובה יותר) לתת אוכלוסייה מסוימת (עוורי ירוק-אדום בעלי שלושה סוגי קולטנים מתפקדים). יש מגוון רחב של עוורי צבעים (שאת חלקם כלל לא הזכרנו) שלא נופלים תחת קטגוריה זו. לכן אם אתם עוורי צבעים, אל תרוצו לקנות את המשקפיים לפני שניסיתם אותם וראיתם שהם באמת עוזרות לכם. הבשורה המעודדת היא שרוב עוורי ירוק-אדום (כ 75%) הם מהסוג שלמשקפיים יש פוטנציאל לעזור. ומה לגבי כל השאר? ובכן, אל תאבדו תקווה, יש מספר חלופות מעניינות למשקפיים. למשל, יש בחור שאין לו כלל ראית צבע והוא מסתובב עם מכשיר שמתרגם את הצבע בעולם לצלילים. אם אתם שואלים אותי זה נשמע נורא, אבל היי, הוא קיבל הרצאה ב-TED בזכות זה אז מי אני שאשפוט. כיוון יותר מבטיח לדעתי הוא כיוון של טיפולים הגנטיים. הטכנולוגיה היום מאפשרת לערוך את הגנום של תאים בעזרת וירוסים ובכך ניתן למשל להזריק את הגן המתוקן של הקולטן הפגוע אל התאים ולגרום להם לייצר קולטנים תקינים. שיטה זו נוסתה בעבר בקופים והתגלתה כמוצלחת.

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

3 Comments on "משקפיים חדשים פותרים את הבעיה לעוורי צבעים – האמנם?"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 
Sort by:   newest | oldest | most voted
James Jones
Guest

מעניין מאוד, תודה!

Chen Avnery
Guest

ממש מעניין! תודה רבה

הראל
Guest

אני עיוור צבעים, למרות שאת רוב הדברים ידעתי כבר, עדיין למדתי והבנתי דברים חדשים! תודה! כתבה מעניינת ביותר

wpDiscuz

תגיות לכתבה: