वैज्ञानिकों ने नए रंग ‘ओलो’ को देखने में आंख को उकसाया

चश्मा विज़ार्ड के कई धोखेबाजों में से एक है; हरे रंग के टिंटेड चश्मा के माध्यम से देखा गया शहर, निश्चित रूप से, केवल अधिक हरे रंग का दिखता है।

लेकिन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के वैज्ञानिकों ने “ओज़” नामक एक नई तकनीक का उपयोग करते हुए, एक ब्रांड-नए रंग को देखने में मानव आंख को हेरफेर करने का एक तरीका ढूंढ लिया है-अद्वितीय संतृप्ति का एक नीला-हरा रंग जिसे शोध टीम ने “ओलो” नाम दिया है।

यूसी बर्कले के हर्बर्ट वर्थाइम स्कूल ऑफ ऑप्टोमेट्री एंड विजन साइंस में ऑप्टोमेट्री एंड विजन साइंस के प्रोफेसर ऑस्टिन रोर्डा ने कहा, “यह एक गहन संतृप्त चैती की तरह था … सबसे संतृप्त प्राकृतिक रंग सिर्फ तुलनात्मक रूप से पीला था।”

ओज़ एक समय में आंख में 1,000 फोटोरिसेप्टर्स को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित करने के लिए लेजर लाइट की छोटी खुराक का उपयोग करके काम करता है। ओज़ का उपयोग करते हुए, टीम लोगों को न केवल प्रकृति में किसी भी चीज़ की तुलना में अधिक हरे रंग की आश्चर्यजनक दिखाने में सक्षम है, बल्कि अन्य रंग, लाइनें, चलती डॉट्स और शिशुओं और मछली की छवियां भी दिखाती हैं।

मंच का उपयोग मानव दृष्टि और दृष्टि हानि के बारे में बुनियादी सवालों के जवाब देने के लिए भी किया जा सकता है।

यूसी बर्कले में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग एंड कंप्यूटर साइंसेज (ईईसी) में डॉक्टरेट के छात्र जेम्स कार्ल फोंग ने कहा, “हमने ओज़ को नाम चुना क्योंकि यह ऐसा था जैसे हम इस शानदार रंग को देखने के लिए ओज़ की भूमि की यात्रा पर जा रहे थे, जिसे हमने पहले कभी नहीं देखा था।”

“हमने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो इतनी उच्च परिशुद्धता के साथ फोटोरिसेप्टर कोशिकाओं को ट्रैक, लक्षित और उत्तेजित कर सकती है, जिसे हम अब बहुत बुनियादी जवाब दे सकते हैं, लेकिन बहुत सोचा-समझा भी, मानव रंग दृष्टि की प्रकृति के बारे में सवाल भी हो सकता है,” फोंग ने कहा। “यह हमें एक नए पैमाने पर मानव रेटिना का अध्ययन करने का एक तरीका देता है जो व्यवहार में कभी भी संभव नहीं रहा है।”

ओज तकनीक का वर्णन जर्नल में पिछले सप्ताह प्रकाशित एक नए अध्ययन में किया गया है विज्ञान प्रगति। काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान और वैज्ञानिक अनुसंधान के वायु सेना कार्यालय से संघीय अनुदानों द्वारा भाग में वित्त पोषित किया गया था।

अप्रयुक्त फोटोरिसेप्टर

मनुष्य रेटिना में एम्बेडेड तीन अलग -अलग प्रकार के फोटोरिसेप्टर “शंकु” कोशिकाओं के लिए रंग में देखने में सक्षम हैं। प्रत्येक प्रकार का शंकु प्रकाश के अलग -अलग तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील होता है: एस शंकु छोटे, ब्लूअर तरंग दैर्ध्य का पता लगाते हैं;, एम शंकु मध्यम, हरे रंग की तरंग दैर्ध्य का पता लगाते हैं; और एल शंकु लंबे समय तक, लाल तरंग दैर्ध्य का पता लगाते हैं।

हालांकि, एक विकासवादी विचित्रता के कारण, एम और एल शंकु को सक्रिय करने वाले हल्के तरंग दैर्ध्य लगभग पूरी तरह से अतिव्यापी हैं। इसका मतलब यह है कि एम शंकु को सक्रिय करने वाले प्रकाश का 85% भी एल शंकु को सक्रिय करता है।

यूसी बर्कले में ईईसी के एक प्रोफेसर के अध्ययन के वरिष्ठ लेखक रेन एनजी ने कहा, “दुनिया में कोई तरंग दैर्ध्य नहीं है, जो केवल एम शंकु को उत्तेजित कर सकता है।”

यह पता लगाने के लिए, एनजी ने रॉर्डा के साथ मिलकर काम किया, जिसने एक ऐसी तकनीक बनाई थी, जिसने व्यक्तिगत फोटोरिसेप्टर्स को लक्षित करने और सक्रिय करने के लिए लेजर लाइट के छोटे माइक्रोडोज का उपयोग किया था। रॉर्डा तकनीक को “रेटिना को देखने के लिए एक माइक्रोस्कोप” कहता है, और यह पहले से ही नेत्र रोग का अध्ययन करने के लिए नेत्र रोग विशेषज्ञों द्वारा उपयोग किया जा रहा है।

लेकिन एक इंसान के लिए वास्तव में एक पूरे नए रंग का अनुभव करने के लिए, एनजी और रोर्डा को न केवल एक शंकु सेल को सक्रिय करने का एक तरीका खोजने की आवश्यकता होगी, बल्कि उनमें से हजारों।

एक फिल्म स्क्रीन एक नाखून का आकार

फोंग ने पहली बार 2018 में एक अंडरग्रेजुएट इंजीनियरिंग छात्र के रूप में ओजेड प्रोजेक्ट पर काम करना शुरू किया, और मानव रेटिना में निर्देशित हजारों छोटे लेजर दालों में छवियों और रंगों का अनुवाद करने के लिए आवश्यक जटिल सॉफ्टवेयर का निर्माण किया है।

“मैं इस अन्य छात्र से मिलने के बाद शामिल हो गया, जो रेन के साथ काम कर रहा था, जिसने मुझे बताया कि वे लोगों की आंखों में लेज़रों की शूटिंग कर रहे थे ताकि उन्हें असंभव रंग दिखाया जा सके,” फोंग ने कहा।

काम करने के लिए ओज़ के लिए, पहले आपको किसी व्यक्ति के रेटिना पर एस, एम और एल शंकु कोशिकाओं की अनूठी व्यवस्था के नक्शे की आवश्यकता होती है। इन मानचित्रों को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने वाशिंगटन विश्वविद्यालय में रामकुमार सबसन और विमल प्रहभु पंडियान के साथ सहयोग किया, जिन्होंने एक ऑप्टिकल सिस्टम विकसित किया है जो मानव रेटिना की छवि बना सकता है और प्रत्येक शंकु सेल की पहचान कर सकता है।

हाथ में एक व्यक्ति के शंकु के नक्शे के साथ, ओज़ सिस्टम को रेटिना के एक छोटे से पैच पर एक लेजर बीम को तेजी से स्कैन करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है, ऊर्जा के छोटे दालों को वितरित करते हुए जब बीम एक शंकु तक पहुंचता है जिसे वह सक्रिय करना चाहता है, और अन्यथा बंद रहता है।

लेजर बीम सिर्फ एक रंग है – एक हरे रंग के लेजर पॉइंटर के रूप में एक ही रंग – लेकिन एस, एम और एल शंकु कोशिकाओं के संयोजन को सक्रिय करके, यह पूरे टेक्नीकलर में छवियों को देखने में आंख को ट्रिक कर सकता है। या, मुख्य रूप से एम शंकु कोशिकाओं को सक्रिय करके, ओज़ लोगों को रंग ओएलओ दिखा सकता है।

“यदि आप हाथ की लंबाई पर अपने सूचकांक नाखूनों को देखते हैं, तो यह प्रदर्शन के आकार के बारे में है,” रोर्डा ने कहा। “लेकिन अगर हम कर सकते थे, तो हम पूरे दृश्य स्थान को एक IMAX की तरह भरते।”

‘वाह’ अनुभव

हन्ना डॉयल, ईईसीएस में एक डॉक्टरेट छात्र और द पेपर के सह-लीड लेखक, ने ओज के साथ मानव प्रयोगों को डिजाइन और चलाया। पांच मानव विषयों को रंग ओलो को देखने का मौका मिला, जिसमें रोर्डा और एनजी शामिल हैं, जो अध्ययन के उद्देश्य से अवगत थे, लेकिन वे जो देखेंगे, उसकी बारीकियों की नहीं।

एक प्रयोग में, डॉयल ने प्रतिभागियों को ओएलओ की तुलना अन्य रंगों से करने के लिए कहा। उन्होंने इसे नीले-हरे या मोर हरे रंग के रूप में वर्णित किया, और बताया कि यह निकटतम मोनोक्रोमैटिक रंग की तुलना में बहुत अधिक संतृप्त था।

“सबसे संतृप्त रंग जो आप प्रकृति में अनुभव कर सकते हैं, वे मोनोक्रोमैटिक हैं। एक हरे लेजर पॉइंटर से प्रकाश एक उदाहरण है,” रोर्डा ने कहा। “जब मैंने ओलो को अन्य मोनोक्रोमैटिक लाइट के खिलाफ पिन किया, तो मुझे वास्तव में वह ‘वाह’ अनुभव था।”

डॉयल ने ओज़ लेजर को “घबराने” की भी कोशिश की, इसे कभी-कभी-तो-बुलबुला लक्ष्य से निर्देशित किया, ताकि प्रकाश दालों ने केवल एम शंकु के बजाय यादृच्छिक शंकु को मारा। प्रतिभागियों ने तुरंत ओलो को देखना बंद कर दिया और लेजर के नियमित हरे रंग को देखना शुरू कर दिया।

“मैं इस पेपर के लिए एक विषय नहीं था, लेकिन मैंने ओलो को देखा है, और यह बहुत हड़ताली है। आप जानते हैं कि आप कुछ बहुत नीले-हरे रंग की देख रहे हैं,” डॉयल ने कहा। “जब लेजर घबरा जाता है, तो लेजर का सामान्य रंग लगभग पीले रंग की तरह दिखता है क्योंकि अंतर इतना कठोर है।”

रंग दृष्टि की प्रकृति की जांच

ओज़ सिर्फ आंखों में छोटी फिल्मों को पेश करने के लिए उपयोगी नहीं है। अनुसंधान टीम पहले से ही नेत्र रोग और दृष्टि हानि का अध्ययन करने के लिए तकनीक का उपयोग करने के तरीके खोज रही है।

“कई बीमारियां जो दृश्य हानि का कारण बनती हैं, उनमें खोई हुई शंकु कोशिकाएं शामिल हैं,” डॉयल ने कहा। “एक एप्लिकेशन जो मैं अब खोज रहा हूं, वह है कि स्वस्थ विषयों में शंकु हानि का अनुकरण करने के लिए शंकु सक्रियण द्वारा इस शंकु का उपयोग किया जाए।”

वे यह भी खोज रहे हैं कि क्या ओज़ रंग अंधापन वाले लोगों को इंद्रधनुष के सभी रंगों को देखने में मदद कर सकता है, या यदि तकनीक का उपयोग मनुष्यों को टेट्राक्रोमैटिक रंग में देखने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि उनके पास शंकु कोशिकाओं के चार सेट थे।

यह इस बारे में अधिक मौलिक सवालों के जवाब देने में भी मदद कर सकता है कि मस्तिष्क हमारे आसपास की जटिल दुनिया की समझ कैसे बनाता है।

“हमने पाया कि हम कोशिकाओं में हेरफेर करके एक सामान्य दृश्य अनुभव को फिर से बना सकते हैं – एक छवि कास्टिंग करके नहीं, बल्कि सिर्फ फोटोरिसेप्टर्स को उत्तेजित करके। और हमने पाया कि हम उस दृश्य अनुभव का भी विस्तार कर सकते हैं, जो हमने ओएलओ के साथ किया था,” रोर्डा ने कहा। “यह अभी भी एक रहस्य है कि क्या, यदि आप संकेतों का विस्तार करते हैं या नए संवेदी इनपुट उत्पन्न करते हैं, तो क्या मस्तिष्क उनकी समझ बनाने में सक्षम होगा और उनकी सराहना कर सकता है? और, आप जानते हैं, मुझे विश्वास है कि यह मान सकता है कि यह हो सकता है। मुझे लगता है कि मानव मस्तिष्क वास्तव में उल्लेखनीय अंग है जो इनपुट की भावना बनाने का एक बड़ा काम करता है, मौजूदा या यहां तक ​​कि नया भी।”

अध्ययन के अतिरिक्त लेखकों में Congli Wang, Alexandra E. Boehm, Sophie R. Herbeck, Brian P. Schmidt, Pavan Tiruveedhula, John E. Vanston और UC बर्कले के विलियम S. Tuten शामिल हैं। इस काम को एक हेलमैन फैलोशिप, एफएचएल विवे सेंटर सीड ग्रांट, एयर फोर्स ऑफिस ऑफ साइंटिफिक रिसर्च ग्रांट (FA9550-20-1-0195, FA9550-21-1-0230), नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ ग्रांट (R01EY023591, R01EY029710, U01EY032050, U01EY032055555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555 और एक बुरुफ।