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淺談色盲眼鏡

真相追追追

在具有北歐血統的人群中,多達8%的人患有先天性色盲,其中以紅綠色盲(red-green color blindness)的比例最高,這類的色盲包括紅色盲(Protanopia)、紅色弱視(Protanomaly)、綠色盲(Deuteranopia)、綠色弱視(Deuteranomaly)。紅色盲或綠色盲是因為缺少感受相應顏色的椎狀細胞;紅色弱視或綠色弱視則仍具有相應顏色的椎狀細胞,只是靈敏度的峰值發生偏移,譬如綠色弱視是向著紅色區偏移,影片中的 EnChroma glasses 就是針對這種比例最高的類型【綠色弱視 Deuteranomaly】而設計的色盲眼鏡。

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接著來認識紅綠色盲發生的原因,正常人的視錐細胞按照它們的光譜敏感度之峰值波長被標記為:短(S)、中(M)、長 (L)的三種類型,每一種細胞各有其對應的光譜範圍(ex. M視錐細胞也能感知藍光與紅光,但是對於534nm的敏感度最強)

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其中M和L這兩種視錐細胞所接受訊號強度的差異量,使我們能夠區分物體顏色是偏綠還是偏紅。只不過M和L視錐細胞中的視蛋白蛋白質序列非常相似,它們的編碼基因( OPN1MW 、OPN1LW)又是座落在X染色體彼此相鄰的位置上,因此不禁令人懷疑早期靈長類動物的紅色視蛋白是源自於綠色視蛋白基因的偶然倍增(串聯基因倍增),然後在長久的歲月中進化形成了一個不同的副本。因為靈長類出現以後懂得食用果實,若能以更高效率來獲取能量無疑就是一種生存優勢,成熟呈現紅色的果實含糖份高,如果能比別的同類更能及早發現成熟的果實,則具有此變異基因的個體更能開枝散葉而繁衍下去。

基因倍增是DNA片段在基因組中複製出的拷貝,這種DNA片段可以是一小段基因組序列、整個基因組,甚至是整條染色體,這是物種進化的主要推動力之一。由於人類這兩個紅綠視蛋白基因是緊鄰在一起的,若其中一個基因失效就會形成紅綠色盲。也就是說,人類並沒有色盲基因,而是由於紅綠視蛋白基因的配置讓人類容易得紅綠色盲(註:靈長類動物都是這類色盲的高發物種)。至於具有紅綠色盲的個體為什麼沒有在後續的進化過程中被淘汰?這是由於靈長類動物大多是群體活動,個體之間會彼此互助合作,或許從而改善了紅綠色盲者在發現番茄是否紅了這類事件上的生存劣勢。

最後來聊聊這種眼鏡的矯正原理,前面提及綠色弱視是M視錐細的感應曲線往紅光區移動,原本人類的紅色視蛋白與綠色視蛋白最敏感波長相距只有30奈米,全可見光波譜寬則約200奈米(OS:所以人類在某種意義上天生就是色弱)。根據 Joel Pokorny & Vivianne C. Smith 於1972年所做的研究《Derivation of the photopigment absorption spectra in anomalous trichromats》,顯示綠色弱視的M曲線往紅光區移動了約20奈米,使得M和L吸收曲線的峰值差距小到只剩10奈米,因而造成紅橙黃綠這些顏色之間只能顯現微小的差異性,EnChroma 於是設計了一款能去除534nm~564nm的濾光片。

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藉此來增強綠光與紅光差異的對比,從而綠色弱視者透過鏡片就能增加紅色與綠色的鑒別能力了!

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