Les scientifiques ont conçu une méthode pour détourner l’œil humain, ce qui lui permet de voir de nouvelles couleurs qui se situent au-delà de la portée de la vision humaine naturelle.
Avec cette technique, les chercheurs ont permis à cinq personnes de voir une nouvelle couleur, surnommée «Olo», que les participants à l’étude ont décrit comme un «bleu-vert de saturation sans précédent». Les chercheurs, dont certains ont participé à l’expérience eux-mêmes, ont décrit leur technique et la nouvelle couleur dans une étude publiée vendredi 18 avril dans la revue Avancées scientifiques.
« L’objectif ultime est de fournir un contrôle programmable sur chaque photorécepteur (cellule de détection de lumière) dans la rétine », principalement à des fins de recherche, a déclaré co-premier auteur James Fongun doctorant en informatique à l’Université de Californie à Berkeley. « Bien que cela n’ait pas été atteint à ce niveau, la méthode que nous présentons dans la présente étude démontre que de nombreux principes clés sont possibles dans la pratique », a déclaré Fong à Live Science dans un e-mail.
Le contrôle de la rétine à ce niveau granulaire pourrait ouvrir de nouvelles façons d’étudier la vision, ont déclaré les chercheurs. Par exemple, les scientifiques pourraient utiliser le système pour reproduire les effets de différentes maladies oculaires pour mieux comprendre la perte de vision qu’ils déclenchent. En théorie, la technique pourrait également être utilisée pour simuler une vision en couleur chez les personnes qui sont en crise de couleur, compensant essentiellement leurs photorécepteurs manquants ou défectueux.
En utilisant le système pour introduire le cerveau de nouvelles données visuelles et des modèles de stimulation de la rétine, en théorie, « il peut être possible que cette personne (aveugle) apprenne à voir la nouvelle dimension de la couleur », a suggéré Fong.
Voyage à Oz
Yeux humains Contiennent des cellules sensibles à la lumière, appelées photorécepteurs, qui se présentent sous deux formes: tiges et cônes. Les tiges permettent une vision nocturne, car ils réagissent à des niveaux relativement faibles de photons, ou des paquets de rayonnement électromagnétique.
Les cônes prennent le relais dans une lumière vive, et ils sont spécialisés pour détecter des longueurs d’onde spécifiques de lumière visible – à savoir le rouge, le vert et le bleu. Ces trois types de cônes sont respectivement nommés « L », « M » et « S », en référence aux longueurs d’onde longues, moyennes et courtes du spectre visible auquel elles sont les plus sensibles.
Une fois les cônes activés, la vision des couleurs repose sur le cerveau Interpréter les modèles d’activation de ces trois types de cellules à travers la rétine. Chaque motif agit comme un code, avec différents codes débloquant différentes perceptions des couleurs et des intensités de la lumière.
Les cônes M sont les plus sensibles au vert, mais techniquement, ils réagissent à tout un spectre de couleurs qui se chevauchent complètement avec les longueurs d’onde L et S réagissent. En tant que tel, dans des conditions naturelles, vous ne pouvez pas activer les cônes M sans également activer les cônes L et S. Les scientifiques se sont demandé ce qui se passerait si vous pouviez défier cette règle et activer exclusivement les cônes M.
« Nous avons initialement commencé ce projet spécifiquement pour étudier la stimulation du cône m », a déclaré Fong. « Mais il est rapidement devenu clair que (la technologie sous-jacente requise serait largement utile pour étudier la fonction visuelle à un nouveau niveau d’échelle et de précision. »
Ils ont nommé leur technique de stimulation rétinienne qui en résulte « Oz », en hommage aux lunettes teintées de vert que les gens de la ville d’Emerald portent dans les livres originaux « Wizard of Oz ». L’approche nécessite une carte détaillée de la rétine de chaque utilisateur. Pour créer une telle carte, les chercheurs ont commencé par prendre plusieurs vidéos de la rétine et les assembler pour capturer à quoi ressemblait le tissu.
De là, les cônes L, M et S ont été étiquetés; Les emplacements de ces cellules sont uniques dans la rétine de chaque personne, a noté Fong. Pour révéler l’identité de chaque cône, les chercheurs ont utilisé une technique appelée tomographie par cohérence optique adaptative (AO-OCT), ce qui impliquait une lumière brillante sur les cellules et mesurant la façon dont ils ont changé la forme; Cette réponse diffère en fonction des longueurs d’onde auxquelles un cône est sensible.
Avec une carte rétinienne détaillée, l’équipe a ensuite dirigé ses expériences. Chaque participant était assis devant un écran avec un petit carré en son centre, où la stimulation Oz s’est déroulée. La stimulation a ciblé des types spécifiques de cônes avec une lumière laser à longueur d’onde visible, appelée microdoses laser. Ainsi, pour activer uniquement les cônes M, le système n’a ciblé que les cellules avec des lasers.
Les scientifiques ont également utilisé un flux de l’œil en temps réel pendant l’expérience, et l’approche a pris en compte le mouvement subtil de l’œil, pour garantir que les lasers atteignent leurs cibles.
Révéler une nouvelle couleur
Stimuler uniquement M cônes a révélé la couleur Olo, dont le nom fait référence aux coordonnées sur une carte 3D de couleur – « 0, 1, 0. » Le « O » est un zéro, faisant référence au manque de stimulation des cônes L et S, tandis que le « L » est un 1, indiquant une stimulation complète des cônes M. Après avoir stimulé Olo isolément, les scientifiques ont également pu intégrer la couleur dans les images et les vidéos visualisées par les participants.
Une façon d’imaginer Olo est de penser à la lumière d’un pointeur laser vert, puis de remonter la saturation. En comparaison avec Olo, la lumière laser monochromatique semble « pâle », ont déclaré certains participants. « Il m’est très étranger d’imaginer comment quelque chose d’autre pourrait être suffisamment saturé à l’endroit où le laser commence à paraître pâle en comparaison », a déclaré Fong.
Bien que Oz puisse déjà repousser les limites de la vision humaine, il a certaines limites dans sa configuration actuelle.
Par exemple, les participants ne peuvent pas regarder directement l’affichage Oz, a noté Fong, car les cônes au centre même de la rétine sont très petits, ce qui rend difficile la localisation de la lumière laser. Pour cette raison, les gens de l’étude ont vu Oz avec leur vision périphérique en regardant un point fixe légèrement loin du carré.
Finalement, Oz pourrait potentiellement être appliqué sur la fovéa – la partie centrale de la rétine qui permet une vision super sharp – mais « ce sera un défi important dans la pratique », a déclaré Fong.
Une autre limitation est que, actuellement, les utilisateurs doivent réparer leur regard à un endroit pour utiliser OZ, car les scientifiques ne cartaient qu’une petite partie de la rétine contenant des milliers de cônes, comme preuve de concept. Permettre aux gens de changer librement leur regard introduirait des «défis techniques substantiels», ont écrit les auteurs dans leur article. En effet, une plus grande partie de la rétine devrait être cartographiée et que la méthode de livraison de microdoses devrait être extraordinairement précise pour suivre le mouvement des yeux.
Les scientifiques explorent maintenant l’idée d’utiliser OZ pour étudier et traiter la cécité couleur, ainsi que pour stimuler l’expérience d’avoir un quatrième type de cellule conique. Cela se produit naturellement chez certaines personnes et se traduit par une capacité rare appelée tétrachromacitéce qui renforce leur sensibilité à la couleur. L’équipe utilise également OZ pour modéliser diverses maladies oculaires.
En dehors de la recherche scientifique, Oz pourrait théoriquement être utilisé pour les affichages de couleurs quotidiens, comme ceux de votre télévision ou de votre écran de téléphone – mais cette application semble très improbable, a déclaré Fong.
« Notre méthode actuelle dépend de lasers et d’optiques hautement spécialisés qui ne viennent certainement pas sur les smartphones ou les téléviseurs de sitôt », a-t-il déclaré. Ainsi, pour l’instant, Olo restera une couleur rare vue par quelques-uns.
