Emil Martesen
Forskere fra Berkeley har afgjort en videnskabelig strid, der har stået siden 1870’erne.
Selv om øjet kun har tre typer farvereceptorer, oplever mennesker fire farver, rød, gul, grøn og blå, som helt rene og ublandede. Ingen ser nogensinde en “rødlig grøn” eller en “blålig gul”. Hvorfor det er sådan, har fysiologer og psykologer skændtes om siden 1878.
Et nyt studie fra University of California, Berkeley, publiceret 14. juli i Journal of the Optical Society of America A, leverer nu en samlet forklaring. Førsteforfatter er postdoc Alexander Belsten, og medforfatter er Bruno Olshausen, professor i optometri og synsvidenskab og direktør for Redwood Center for Theoretical Neuroscience.
En strid siden 1800-tallet
Debatten går tilbage til to tyske videnskabsmænd. Hermann von Helmholtz forklarede farvesyn ud fra nethindens tre typer tapceller, som hver reagerer på forskellige bølgelængder af lys. Ewald Hering fremlagde i 1878 en anden model: hjernen arbejder med fire primitive farver, “urfarben”, organiseret i modsatrettede par, rød mod grøn og gul mod blå.
Ingen af teorierne kunne alene forklare, hvorfor vi aldrig oplever en blanding af de to par, selv om alle andre farvekombinationer er mulige.
Ifølge Berkeley-forskerne handler striden om to forskellige lag. Helmholtz beskrev de fysiologiske signaler i nethinden. Hering beskrev, hvordan hjernen fortolker dem. De to teorier udelukker dermed ikke hinanden.
Naturens farvepalet er skæv
For at teste hvorfor hjernen lander på netop fire rene farver, brugte forskerne kalibrerede datasæt over farvefordelinger i naturlige scenerier, oprindeligt indsamlet blandt andet til at kontrollere satellitbilleder af Jorden. De simulerede, hvad tapcellerne i det menneskelige øje opfanger, når det udsættes for millioner af billedpunkter fra virkelige naturbilleder.
Resultatet overraskede holdet. Størstedelen af naturen består af gråtoner eller svagt mættede farver. De mættede farver klumper sig i tre områder, rød, gulgrøn og blågrøn, og fordelingen er stærkt asymmetrisk. Rød er langt oftere kraftig og mættet, mens de øvrige farver domineres af blege nuancer.
“En af de vigtigste konklusioner fra data er, at farvefordelingen i omgivelserne er meget asymmetrisk og ikke-uniform,” siger Olshausen.
Hjernen som et kompas
Da forskerne bad en beregningsmodel lære at repræsentere disse farver med færrest mulige neuroner, en metode kaldet sparse coding, viste det sig, at fire farver er det optimale antal. Med tre farver mister systemet den modsatrettede struktur; med flere bliver det unødigt kompliceret.
Olshausen bruger et geografisk billede til at forklare princippet:
“Tænk på det som nord, syd, øst og vest. Siger du, at du går mod nord, betyder det samtidig, at du ikke går mod syd.”
Netop derfor kan hjernen ikke rumme en “rødlig grøn”, begreberne fungerer som absolutte modsætninger, ligesom nord og syd.
Belsten fremhæver samme pointe:
“Vi opfatter rød som netop rød, ikke som en blanding. Præcis den samme unikke egenskab gælder for grøn, blå og gul.”
Første samlede forklaring
Studiet leverer for første gang en fælles ramme, hvor de to konkurrerende teorier fra 1800-tallet passer ind: øjet leverer hardwaren med tre tapcelle-typer, hjernen kører softwaren med fire opponerende farver, og selve firetallet opstår, fordi det matcher den skæve palet, evolutionen har budt vores syn.
“Det spændende er, at vi for første gang har en forklaring,” siger Olshausen.
Forskerne vurderer, at princippet formentlig også gælder for andre primater, der ligeledes har tre typer tapceller i øjet og efter alt at dømme oplever de samme fire unikke farver som mennesker.
