Co łączy wiktoriańskie kieliszki, żądne krwi kurczaki i ślepotę barw?

„Ta część obrazu, którą inni nazywają czerwienią, wydaje mi się niewiele więcej niż cieniem lub defektem światła; potem pomarańczowy, żółty i zielony wydają się jednym kolorem, który dość równomiernie schodzi z intensywnego do bladego żółtego, tworząc coś, co powinienem nazwać różnymi odcieniami żółci.” (1)

Tak w 1798 roku brytyjski naukowiec John Dalton opisał swoje postrzegania świata barw w monografii traktującej o wadzie wzroku nazwanej od jego nazwiska daltonizmem. Dziś już wiemy, że cierpiał on na deuteranopię - jedno z wrodzonych zaburzeń postrzegania barw. Charakteryzuje się ona nierozpoznawaniem barwy zielonej lub myleniu jej z czerwoną. Deuteranopia, tak jak protanopia i tritanopia, jest zaburzeniem polegającym na całkowitym braku jednego z rodzajów czopków reagujących, odpowiednio, na spektrum zielonego, czerwonego i niebieskiego. Schorzenia z tej grupy nazywamy dichromatyzmem. 

Jednak potocznie mianem daltonizmu określana jest zazwyczaj deuteranomalia (z grupy trichromatyzmu), czyli dysfunkcja zielonych czopków zmniejszająca nasycenie zieleni w obrazie widzianym przez cierpiących na nią pacjentów (2). Co ciekawe, potrafią oni wyróżnić aż 15 odcieni khaki i tym samym mają ponadprzeciętną zdolność w poszukiwaniu obiektów zakamuflowanych w liściach (3). 

Już w pierwszej połowie XIX wieku Seedback odkrył, że stosowanie kolorowych filtrów (czerwonego i zielonego jednocześnie) umożliwia pacjentom rozróżnianie jaskrawości odcieni tych kolorów. Na tej podstawie Maxwell opracował i wyprodukował w 1857 roku pierwsze okulary wspomagające rozróżnianie barw, w których jedna soczewka była koloru zielonego, a druga – czerwonego (4). Mimo, że minęło już 150 lat, barwione okulary nadal pozostają podstawowym rozwiązaniem dla pacjentów - niestety, nie wystarczającym. Liczne badania wykazały, że nie umożliwiają one widzenia jak zdrowym okiem, a jedynie zmieniają postrzeganie saturacji barw przez trichromatyków, ale nie korygują ślepoty barw (dichromatyzmu). To ograniczenie dotyczy również soczewek kontaktowych. Ponadto stosowanie barwników w elementach mających bezpośredni kontakt z powierzchnią oka wywołuje obawy o długofalowy profil bezpieczeństwa. Inspiracją w poszukiwaniu nietoksycznej substancji zdolnej do rozpraszania światła stały się szklane zastawy rozpowszechnione w czasach wiktoriańskich, tzw. cranberry glass. Czerwoną barwę szkła uzyskuje się poprzez dodawanie do niego cząstek złota, a metoda ta została opracowana już przez starożytnych Rzymian. Najstarszym przykładem użycia szkła z wtopionym złotem i srebrem, jest wystawiany w The British Museum puchar Likurga z IV wieku n.e., który dzięki zawartości cząsteczek tych metali oświetlony światłem bezpośrednim wydaje się czerwony, a odbitym, np. dziennym – zielony (5).

Aby uzyskać różowo zabarwione soczewki kontaktowe, naukowcy wmieszali nanocząsteczki złota w hydrożelowy polimer stosowany do ich produkcji. Wyniki testów in vitro przedstawiają się obiecująco, gdyż ‘pozłacane’ soczewki były bardziej selektywne od okularów w zakresie długości fal, które blokowały, jednocześnie zachowując właściwości retencji wody podobne do dostępnych na rynku produktów i nie wykazując cytotoksyczności. Jednakże ważnym, a niezbadanym jeszcze czynnikiem, pozostaje ich przepuszczalność tlenu (6).

Właściwości zmiany barw obrazu przez zastosowanie kolorowych świateł wykorzystuje się również w codziennej praktyce okulistycznej, gdzie za pomocą zielonego filtra przyciemniającego czerwień (tzw. światło bezczerwienne), uzyskuje się wzmocnienie kontrastu i możliwość dokładniejszej oceny naczyń krwionośnych podczas badania w lampie szczelinowej (7). W odwrotny sposób do problemu podeszli na początku XX wieku w Stanach Zjednoczonych hodowcy kurczaków, którzy próbując poradzić sobie z problemem agresji i wydziobywaniem piór wśród stłoczonych ptaków, zakładali im różowe okulary. Miało to zapewnić zwierzętom efekt bezkrwawej wizji poprzez zabarwienie całego obrazu na czerwono i tym samym uniemożliwienie rozpoznanie śladów krwi (8). Otwartym pozostaje pytanie, czy kurczaki stawały się wtedy optymistami.

Referencje

1. Dalton, J. (1798). Extraordinary facts relating to the vision of colours: with observations.
2. Niżankowska M.H. Okulistyka. Podstawy kliniczne, Warszawa: PZWL; 2007
3. https://www.nature.com/news/2005/051205/full/051205-1.html dostęp 27/03/2021
4. Salih, A. E. et al., Ophthalmic Wearable Devices for Color Blindness Management. Adv. Mater. Technol.  2020,  5, 1901134.
5. https://engineering.purdue.edu/~photspec/Press_files/NewsnViews_Leonhardt.pdf dostęp 28/03/2021
6. Salih, A.E. et al., Gold Nanocomposite Contact Lenses for Color Blindness Management, ACS Nano 2021 15 (3), 4870-4880
7. Ledford J.K., Sanders V. Badanie w lampie szczelinowej, Wrocław: Górnicki Wydawnictwo Medyczne; 2011
8. https://www.nationalband.com/chickens-can-put-their-shades-on-too/ dostęp 29/03/2021