Vnímat šarlat nočního nebe, nechat se prostoupit modří chorvatského oceánu a dojmout se bělostností právě rozkvetlých jabloní – to vypadá jako ty nejsamozřejmější věci na světě. Pěkné, ano, ale známé jako vlastní boty.

Zdánlivě složité vjemy ale skrývají nevyčerpatelnou studnici tajemství. Čím to je, že červenou vnímám jako červenou?.

Jako první se hádanku vnímání barev snažil rozlousknout slavný fyzik Isaac Newton už v 17. století. Domníval se, že světelné paprsky rozechvívají zakončení optického nervu na sítnici podobně jako vzduch a ušní kůstky rozechvívá hudební tón nebo třísknutí dveřmi.

Dále předpokládal, že existuje sedm typů světla, každé se svou charakteristickou vibrací. Od této mylné představy se na počátku 19. století posunul blíže k pravdě britský fyzik, lékař a egyptolog Thomas Young.

Ten vyslovil domněnku, že sedm druhů světla se dá zredukovat na tři barvy a každé přisoudit jeden typ receptoru. První z nich reaguje na krátkovlné záření a je zodpovědný za vnímání modré barvy. Poté jsou podle Younga v oku další dva receptory reagující na střednědlouhé a dlouhé záření, které odpovídají na zelenou, respektive červenou barvu.

Ze tří barev statisíce

Jenže jak mohou stačit pouhé tři barvy pro vnímání našeho pestrého světa naplněného desetitisíci odstínů? Young elegantně vysvětluje, že všechny ostatní barvy vznikají kombinací těchto tří základních a to podle míry do jaké jsou tři základní receptory podrážděny.

Podrážděním buněk pro červenou a zelenou barvu by vznikl vjem žluté barvy. Kdyby byl receptor pro červenou barvu podrážděn o něco víc, budeme vidět oranžovou. Když jsou v činnosti všechny tři receptory, září na nás bílá barva. Když naopak není podrážděn ani jeden z nich, výsledkem je černá.

Intuice Thomase Younga byla geniální. Uhodl počet typů buněk vnímajících světlo, kterým nyní říkáme čípky. Na empirické potvrzení ale jeho teorie čekala více než 100 let. V roce 1964 Paul Brown a George Wald konečně ukázali, že na sítnici se nalézají buňky se třemi fotopigmenty, které jsou citlivé na různé vlnové délky.

Práce tří receptorů

Vraťme se ale zpátky do doby, kdy takzvaná trichromatická teorie byla ještě v plenkách. Teorie zaujala jednu z nejvýraznějších osobností německé vědy 19. století – Hermanna von Helmholtze.

Ten, široce rozkročen mezi fyziologii, filozofii, matematiku, obrátil pozornost k práci svého britského kolegy a přispěl do mlýna svojí troškou, která obsahovala mimo jiné ideu, že každý z receptorů je aktivován všemi třemi barvami, ale v různé míře.

Zatímco podle Younga červená barva vybudí jen receptor pro červenou barvu a modrý receptor se zeleným zůstanou zticha, podle Helmholtze červená barva trochu zaktivuje i zbylé dva receptory. Vjem barvy pak opět vzniká zkombinováním informací z obou receptorů.

Později se tato myšlenka, podobně jako myšlenky Youngovy ukázaly být přesnými. Čípky v oku skutečně kromě maxima citlivosti, kde se nachází jejich dominantní barva jsou vybuzeny i barvami mimo toto maximum.

Teorie oponentních procesů

Příběh ale ještě není kompletní. V době, kdy Helmholtz publikoval rozšíření Youngovy teorie, studoval na univerzitě v Lipsku mladý Ewald Hering. Ten se poté přesunul na pražskou univerzitu, tehdy ještě německy mluvící, kde vyvinul Teorii oponentních procesů.

Ta je založena na jednom brilantním postřehu. Oranžová kupříkladu obsahuje odstíny žluté a červené. Dokážeme si ale představit barvu, která by kombinovala červenou a zelenou? Nikoliv! A co barvu, která v sobě spojí žlutou a modrou?

Opět nemožné! Proto Hering umístil červenou a zelenou na opačné konce téhož spektra a vyslovil domněnku, že na tomto spektru operují dva procesy. Výsledkem jednoho z nich je červená barva, výsledkem druhého zelená.

Totéž si Hering myslel i o kanálu žlutá-modrá. Aby byl obraz úplný, doplnil Hering ještě třetí, achromatický kanál na jehož koncích figuruje černá a bílá. Výsledné barevné odstíny jsou opět kombinací těchto tří kanálů.

I pro Heringovu teorii, existuje podpora. Byly například objeveny oponentní buňky v primární vizuální oblasti v mozku, které fungují tak, jak předpovídá Heringova teorie – tedy, že reagují jedním způsobem na červenou a druhým způsobem na zelenou barvu.

Dalším vavřínem na Heringově bustě je fakt, že teorie oponentních procesů na rozdíl od trichromatické teorie dokáže vysvětlit takzvané negativní paobrazy. Díváte-li se kupříkladu na zelený čtverec nehnutě asi minutu a poté se podíváte na bílou plochu, uvidíte červený čtverec.

To je způsobeno tím, že buňky vystavené zelené barvě se na tento vjem postupně adaptují a budou vysílat jen „slabý zelený signál“. Jakmile se zadíváte na bílý povrch, silný zelený podnět zmizel a „slabý zelený signál“ se přehoupne do svého protikladu, kterým je červená barva.

Autor: Martin Burget