很多人患有色盲 ， 却终生不曾察觉 。 不过 ， 色盲眼镜可能帮他们看到一个更加色彩斑斓的世界 。 真·猛汉落泪 。
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色盲眼镜可以帮一些色盲患者看到一个色彩更鲜明的世界 。 ｜图虫创意
作者｜徐斯佳 京都大学医学院
如果问五大感官中哪个最重要 ， 想必很多人第一反应是视觉 。 俗话说“眼见为实” ， 视觉以最直接的方式建立了我们对世界的感知 。 而对色彩的辨别又是其中的核心能力之一 。
我们常在影视作品中看到 ， 那些患有“色盲”的人如何在黑白的生活中遭遇大大小小的麻烦：他们难以识别食物的种类 ， 看不出家人的气色好坏 ， 无法辨别各种信号图标 ， 衣服也搭配得乱七八糟 ……
你知道吗 ， 平均每12名男性、每200名女性中 ， 就有1人是“色盲” ， 但很多人终其一生都不曾察觉 。 这有可能吗？又有哪些神奇的技术 ， 可以帮助他们看见五彩斑斓的世界？
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正常视觉和红绿色盲患者看到的信号灯颜色并不相同 。 | enchroma.com
男性更“不辨青红皂白”？
人眼识别万千色彩 ， 靠的是视网膜上的锥细胞 。 它们可细分为三种 ， 分别感知红色为主的长波长光（600~780nm）、绿色中波长光 （500~530nm）以及蓝色短波长光 （400~450nm） 。 当不同颜色的光刺激视网膜 ， 就会引起各类锥细胞不同程度的兴奋 ， 它们把光刺激转换成电信号 ， 传递给大脑 。
粗略估算 ， 每种健康的锥细胞可分辨100级色调 ， 故正常人眼可辨别的色彩种类高达100万种 。 光信号按不同比率组合 ， 像调色盘一样 ， 在我们脑海中呈现出世界的五彩缤纷 。
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眼底视网膜上的三种锥细胞（代号S、M、L）能感知进入眼中的不同波段的光线 。 | 作者整理
眼部疾病、化学毒物、营养不良等 ， 都可能使原本正常的辨色能力受损 ， 但绝大多数色盲是先天遗传所致 。 基因缺陷可造成锥细胞不同程度的功能受损 。
通常在人群中最为常见的是红绿色盲 。 因为负责感知这两种色彩的感光色素基因都位于X染色体上 ， 红绿色盲遗传给后代的机会更大 ， 且男性比女性患病率更高 。 女性有两条X染色体 ， 当其中一条被影响 ， 另一条仍能发挥正常功能（这种情况下 ， 女性自己的辨色能力虽不受影响 ， 但携带的问题基因仍可遗传给后代） 。 相比之下 ， 男性只有一条X染色体 ， 一旦中招就没有备选 ， 辨色能力势必受到影响 。
色盲的实际比例比我们想象的高得多 ， 男性平均比例1:12 ， 女性1:200 。 你或许觉得不可思议：看看周围 ， 色盲好像并不常见呀！
其实 ， 虽然被称为“盲” ， 真正一眼望去世界只有黑白二色的“全色盲”是很稀少的 ， 概率仅约十万分之一 。 绝大多数患者其实是“色觉异常” ， 不健康的可能是特定的某一种锥细胞 ， 程度也各不相同 。 很多患者终其一生都没有意识到自己是色盲 ， 是因为他们的辨色能力仍然存在 ， 只是和正常人相比 ， 对部分色彩的饱和度、明亮度的感受力变弱了 。
一种常见的情况是锥细胞的波长识别范围发生了偏移 。 比如说 ， 负责红光和绿光的两种锥细胞 ， 其感光色素基因具有高度同源性 ， 且位置相邻 ， 所以它们之间常常会发生重组 ， 导致基因融合或杂交 ， 最终产生不正常的色素 。 因此 ， 很多色盲患者都是对红、绿光的辨别能力弱 。 青翠的森林在他们眼中可能是暗淡的、向红色区偏移的棕色调 。 但他们从小对此习以为常 ， 以为那就是森林原本的颜色 ， 有时即使被指出 ， 也会认为是对色彩的主观理解不同 ， 忽略了生理性的原因 。
【色盲|有些人终生“不分青红皂白”，却从不自知……】
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红绿色盲眼中的蔬果（右） 。 |图虫创意
除了锥细胞受损 ， 其他疾病也可能影响眼睛对色彩的感知 ， 如老年人的“白内障” 。 由于混浊的晶状体难以透过短波长的光线 ， 所以白内障患者往往难以感知到蓝色、紫色 ， 而对红、绿色的辨识能力则相对好些 。
同一幅莫奈的油画 ， 左侧为白内障患者眼中的色彩 ， 右侧是手术后所见 。 | jfly.iam.u-tokyo.ac.jp
让无数猛汉落泪的色盲眼镜
令人惊奇的是 ， 对于色盲患者来说 ， 一副特殊材质的眼镜就能改变他们的生活 。 无论是第一次通过人工耳蜗助听到自己孩子的呼唤 ， 还是第一次戴上神奇眼镜看到生机盎然的草木、恋人红润的唇瓣 ， 当被疾病遮蔽的感官终于与真实世界连通 ， 再冷静坚强的人都难免被生命原本的丰富感动到潸然泪下 。
上面也提到 ， 我们最终看到什么颜色 ， 取决于红、绿、蓝三种光信号通过锥细胞处理后传递给大脑的比例 。 而色盲患者的锥细胞负责的目标波长范围经常发生偏移 。 比如一种情况就是 ， 辨别红色光和绿色光的两种锥细胞分工不明 ， 混作一团 ， 最终令大脑无法分清红色和绿色的区别 ， 于是本该红绿分明的物体全都成了暗淡的“棕色” 。
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?色盲原因 ， 以及色盲眼镜帮助患者区分不同波长的光线 | Tech Insider
色盲眼镜的外观和普通太阳镜没什么差别 ， 本质上也是一种滤镜 。 它能阻止一部分特定波长的光线通过 ， 例如红色光和绿色光在光谱上波长毗邻、经病变锥细胞辨识时常发生错误重叠的那部分 。 同时 ， 镜片为波长区别较大的光线放行 ， 它们更容易被锥细胞识别 。 如此一来 ， 在眼镜的帮助下 ， 两种颜色信号呈递给大脑的正确比例就会增加 ， 患者就能分辨出更丰富的色彩 。
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第一次尝试色盲眼镜的少年看着红色和绿色的气球 ， 激动地说：“看呐 ， 它们是不一样的！”
你应该也意识到了 ， 色盲眼镜透过的光线量是减少的 ， 因此并不适合在光线昏暗的场所使用 ， 也不适合白内障、重度视力减退等患者 。 目前 ， 适合夜间使用、更精细区分其他波段的色盲眼镜正在陆续问世 ， 但价格普遍比较昂贵 。
如果晚上想在家里舒舒服服追个剧怎么办呢？戴副墨镜好像也怪怪的 。 幸好 ， 还有其他技术来帮忙 。
数字视觉强化技术来帮忙
2014年 ， 英国东英吉利大学研发并上市了一款特殊的机顶盒 ， 让色盲患者无需佩戴任何设备 ， 便可裸眼享受“全彩”电视节目 。 机顶盒内置的数学模型能逐帧分析电视画面 ， 找出其中色盲患者可能难以区分的区域 ， 进行数字强化后输出 。 色觉正常的人几乎不会察觉到画面的变化 ， 而同时 ， 坐在他身旁的色盲患者却可以拥有更鲜明的视觉体验 。
这项技术原本只用在静态图像上 ， 在电视画面上的运用受到了广泛欢迎 ， 尤其是经常居家的老年人和行动不便人士 。 目前 ， 通过与各电视机生产商合作 ， 这项技术已经被内置为可通过画面菜单一键开启的选项 ， 令科技的关怀触手可及 。
根治色盲：往眼里注射病毒？！
但外部设备毕竟是治标不治本 ， 而且对锥细胞（数量或功能）丧失型的色盲效果十分微弱 。 为此医学界一直在研发根治色盲的方法 。 近十余年来 ， 取得较大进展的是以病毒为载体的基因疗法 。
2020年5月 ， 德国图宾根大学一项研究发现 ， 约三分之一色盲症患者 ， 其锥细胞中一个叫CNGA3的基因存在缺陷 。 利用病毒能轻松进入人体细胞的特点 ， 研究人员将正确的基因片段安插在对人体无害的腺相关病毒（AAV）载体中 ， 向视网膜注射 ， 让这些治疗性病毒接触病变锥细胞 。 约几周后 ， 这些细胞可经由正确的基因片段 ， 产生健康的感光色素、修复辨色功能 。
目前该疗法在9名24~59岁的成年患者中得到了较好的反应 。 但伴随的新问题是 ， 这些人先天患病 ， 大脑从未感知过正常色彩 ， 所以还需训练大脑从视网膜新获得颜色信号中感知真实的世界 。 这一点上 ， 年纪越小的患者越有潜力 ， 但出于安全考虑 ， 新研究在儿童身上的尝试总是比较滞后 。
其实 ， 以相同技术原理治疗眼科疾病早有珠玉在前 。 罗氏旗下Spark Therapeutics公司开发的药物Luxturna ， 就是一款AAV载体药物 ， 通过视网膜下注射 ， 治疗基因突变造成的视力丧失遗传性视网膜营养不良 。 该药物于2017年获美国FDA批准 。 相信不远的未来 ， 治疗遗传性色盲的药物也将来临 。
我们欣喜地看到 ， 为了让患者重新感知这个多姿多彩的世界 ， 医学、物理学、材料学、数学等众多学科的力量被集结到一起 ， 共同创造了一个又一个奇迹 。 与世间美好一同照耀进我们眼底的 ， 还有科技对人的深切关怀 。
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图片来自网络
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编辑 | 陈天真
责编 | 高佩雯
参考资料
1.《ユニバーサルデザインにおける色覚バリアフリーへの提言》URL: http://jfly.iam.u-tokyo.ac.jp/html/color_blind/handout.pdf
2.https://www.aao.org/eye-health/tips-prevention/do-color-blindness-correcting-glasses-work
3.党凤良.谈人的色觉与色盲[J].生物学教学,2007(12):61-63.
4.M. Dominik Fischer et al. Safety and Vision Outcomes of Subretinal Gene Therapy Targeting Cone Photoreceptors in Achromatopsia, JAMA Ophthalmology (2020). DOI: 10.1001/jamaophthalmol.2020.1032
来源：十点科学
编辑：荔枝
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