Görmek için ‘Oz’a bir yolculuk yapmak gerekiyor.
Gökkuşağının güncellenmesi gerekiyor olabilir. Renk göstermek için geliştirilen yeni ve yüksek teknolojili bir yöntem, beş test deneğinin insanlardaki standart aralığın ötesindeki bir tonu görmesine olanak sağlamış. 18 Nisan’da Science Advances bülteninde yayımlanan araştırma, sinirbilimcilerin görsel algılama hakkında daha önce cevaplanamayan soruları araştırmasına olanak sağlayabilecek bir kanıtlama çalışması niteliğinde. Hatta zamanla kör insanların renk tayfının tamamını deneyimlemesine ve sıradan görüş kabiliyetine sahip kişilerin ise daha önce ayır edilemeyen yüzlerce, binlerce ya da milyonlarca ton arasında ayrım yapmasına yardımcı olabilir.
Popular Science‘a konuşan, yeni çalışmada yer almayan ve Washington Üniversitesi gözbilim bölümünde çalışan sinirbilim profesörü Jay Neitz, “Bu teknolojik bir yetenek gösterisi” diyor. “Yapmayı başardıkları şey neredeyse bilim kurgu aleminin konusu gibi. Buradaki teknoloji çok inanılmaz.”
Yeni tanımlanan bu metod ve prototip makine Oz Görüş Sistemi olarak adlandırılıyor; gökkuşağının ötesinde bir yere erişmek için pek de nükteli olmayan bir ifade. Ayrıca Oz’un mümkün kıldığı yeni renk, kuramsal renk uzayı koordinatlarına (0, 1, 0) bir gönderme olarak “olo” şeklinde isimlendirilmiş.
[İlgili: ‘Hayvanlar Sadece Siyah Beyaz Görür’ ve Diğer 5 Renk Efsanesi]
Renk alanı nedir?
Renk alanı, insanların görebildiği pek çok tonu tablo haline getirmenin standart şekli. Trikromatiklik fikrine dayanıyor: Yani çoğu insanın üç tip fotoreseptör koni hücresinin bulunmasına. Kısa dalga boylarına, orta dalga boylarına ve uzun dalga boylarına ayarlanmış fotoreseptörlerimiz var. Bunlar sırasıyla mavi, yeşil ve kırmızıya karşılık geliyor. Bu üç tip koniyle beraber çoğu kişi, görünür ışık tayfı içerisindeki bir milyon kadar farklı tonda ayrım yapabiliyor.
Fakat görünür tayfın içerisinde bile aslında trikromatik insanların algılamasının imkansız olduğu renkler var. Sebebi ise bu üç tip koni hücresinin ışığın belli dalga boylarına verdikleri yanıtlarda çakışması. Yeşile ayarlı orta (m) fotoreseptör yanıtı, tayfın her iki tarafındaki uzun (l) ve kısa (s) fotoreseptör yanıtlarıyla çakışıyor. Görünür ışığın insan gözlerinde doğal şekilde sadece bu m hücrelerini uyaran hiçbir dalga boyu bulunmuyor. Bu yüzden ne zaman yeşil görseniz, onu biraz başka şeyle karışmış şekilde görüyorsunuz: L ya da s hücrelerinden gelen sarı veya mavi ile.
Oz ise araştırmacıların, insanlardaki görme duyusunun bu doğal sınırlamasını atlatmalarını sağlıyor. Protokol, bilim insanlarının sadece m hücreleri de dahil önceden seçilmiş fotoreseptör setlerini tek tek, kendi başına uyarmalarını sağlıyor. Buna karşılık olarak denekler çok yoğun ve saf bir yeşile (ya da tarif eden kişiye bağlı olarak mavi-yeşile) bakma fırsatı buluyor. Söz konusu renk uzun bir süredir “hayali renk” şeklinde sınıflandırılmış.
Oz’a hoşgeldiniz
Oz’un ilk adımı, bir bireyin retinasının detaylı haritasını çıkarmak; yani her bir hücreyi sınıflandırmak. Bu kişisel harita daha sonra göz için güvenli bir lazerin programlanarak, tek seferde sadece bir hücreye gelecek kadar hassas, odaklı bir ışık hüzmesinin iletilmesinde kullanılıyor. Bunun için bir bilgisayarın, kişinin ufak ama kaçınılmaz göz hareketlerini anlık olarak tespit edip düzeltmesi gerekiyor. Sadece bir tek koni hücresinin uyarılması, algılanabilen herhangi bir renk meydana getirmiyor; dolayısıyla Oz bir adım öteye gidiyor ve lazerini önceden belirlenmiş bir hücre bölgesi boyunca hızlı ve zig-zag bir şekilde hareket ettiriyor. Oz, ışınını sadece hedef bir hücrenin üzerinden geçerken gönderiyor. Yeni yayımlanan çalışmada bu hedef hücreler, haritalama aşamasında m fotoreseptörleri şeklinde sınıflandırılan koni hücreleriymiş.
Normalde insanlar rengi, ışığın belli dalga boylarının retinalarımıza ulaşması ve fotoreseptör hücrelerimizi belli bir oran ile örüntüde uyarmasına göre algılıyor. Fakat Oz Görme Sistemi’nde ışığın tek bir dalga boyu kullanılarak, sayısız farklı renk algısı oluşturulabiliyor çünkü hücreler çok seçici biçimde uyarılabiliyor.
Bir sensör dizisi, lazer ışık kaynakları, aynalar ve foton sayıcılar içeren mevcut prototip, ulaşması yıllar süren birden fazla gelişmeyi tek bir sistemde birleştiriyor. Yeni araştırma takımının parçası olmayan ve Rochester Üniversitesinde sinirbilimci olarak çalışan yardımcı gözbilim profesörü Sara Patterson, “Bu aslında onlarca yıldır geliştirilen tüm o teknolojilerin sonucu” diyor. “Muhteşem olduğunu düşünüyorum” diye de ekliyor.
Çalışmanın yazarları işlemi beş insan denekle test etmiş ve birden fazla adım atarak, bu katılımcıların gördüğü şeyin gerçekten yeni bir şey olduğunu doğrulamaya çalışmış. “Çok iyi kontrol edilmiş bir deney” diyor Patterson. Bilim insanları olo algısını hareketli katmanlar ile farklı renkteki arka planlara ve ayrıca doğrudan insanlardaki normal renk alanının sınırında (ama hâlâ içerisinde) bulunan bazı tonlara karşı uyarmışlar. Bu son deney tipinde ise deneklerden, bir tuş takımı kullanarak olo kareyi hayali olmayan renkteki kareyle eşleşene kadar değiştirmelerini istemişler. Katılımcıların tüm vakalarda oloyu, bir eşleşmeye ulaştıklarını söyleyene kadar önemli miktarda beyaz ışıkla seyreltmesi gerekmiş.
Yeşil makinesi
Peki bu yeni renk neye benziyor?
Makale yazarlarından Popular Science‘a konuşan ve California – Berkeley Üniversitesinde çalışan bilgisayar bilimci ve görsel hesaplama uzmanı Ren Ng, “Olo, şimdiye kadar gördüğüm en doygun mavi-yeşil veya camgöbeği olan bir mavi-yeşil gibi görünüyor” diyor.
Ng araştırma takımının parçası olmaya ilaveten, oloya ilk elden tanık olan test deneklerinden de birisi. “Çok isim verilmesi gereken ve çok algılanabilir bir şey” diyor ama renk, herhangi doğal bir renkten sadece daha yoğun. Olo tecrübesini, ilk kez yeşil renkli bir lazer gördüğü zamanla kıyaslıyor. “Muhtemelen o an ‘Vay be, bu şimdiye kadar gördüğüm en yeşil yeşil’ demişimdir ama olo artık onu gölgede bırakıyor.”
Deneklerin rengi görmesi için çok hareketsiz durması ve gözlerinin tamamen doğru yerde durması gerekiyor. Bite-bar cihazı, bu konuda kısmen kolaylık sağlıyor. Ardından gözlerini ortamdaki bir noktaya sabitliyorlar ve bu sırada lazer, yan taraftan bir hücre karesini uyarıyor. Ng, bu uyarımla birlikte olonun gökyüzündeki dolunayın yaklaşık iki katı büyüklükteki bir alanda belirdiğini söylüyor. Gözün kırpılması hareket düzeltme sistemini sıfırlıyor ve bu durumda olo, kaybolup tekrar belirmeden önce tek seferde sadece birkaç saniyeliğine görünür oluyor. Yine de Ng, bu sınırlı tecrübenin bile “çok güzel” olduğunu söylüyor. “Bunu yaşadığım için çok mutluyum” diyor.
Olasılıklardan oluşan bir gökkuşağı
Gelecek ise onu daha da heyecanlandırıyor. Olo, fotoreseptörlerin böyle hassas şekilde faaliyete geçirilmesinin mümkün olduğunun kanıtı. Bu yöntem artık kanıtlandığından, yapılabilecek çok daha fazla şey var.
Araştırma takımı şimdilerde Oz’un, fonksiyonel yönden dikromat olan (ör. bir koni tipi eksik olan) renk körlerine insanlardaki aralığın tamamının gösterilmesinde kullanılıp kullanılamayacağını araştırıyor. Bir koni hücresi alt setinin yapay olarak eksik fotoreseptör tipi biçiminde sınıflandırılması ve bunların da hücrelerin geri kalanıyla senkronize olmayan, seçici biçimde lazer uyarımıyla hedef alınmasıyla böyle bir şeyin teknik açıdan mümkün olduğunu açıklıyor Ng. Şimdiye kadar çalışmanın iyi ilerlediğini söylüyor.
Renk körlüğü daha önce de geri çevrilmeye çalışılmış. 2009 yılında yayımlanan dönüm noktası niteliğindeki bir çalışmada Neitz ve meslektaşlarından oluşan bir araştırma takımı, gen terapisi yardımıyla renk körü maymunlara üçüncü bir fotoreseptör hücre türü eklemiş. Deney bütün testlerde başarılı olmuş ve maymunların daha önce ayırt edemedikleri cisimler arasında ayrım yapmalarını sağlamış.
Fakat maymunlar tecrübelerini insan araştırmacılara açıklayamaz ya da önceden algılayamadıkları renkleri algıladıklarını kesin şekilde doğrulayamazlar. “Gerçekte ne gördüklerini bilmiyoruz” diyor Neitz. Fakat Oz yoluyla benzer bir fırsat sunulan renk körü insanlar, o veya bu şekilde üçüncü bir fotoreseptörün normal görsel algılamaya veya başka bir şeye yol açıp açmadığını doğrulayabilirler. “Bu aslında yıllar önce hayal ettiğim bir fantaziydi” diyor bilim insanı ve şimdi ulaşılabilir görünüyor.
Ng ve meslektaşları, daha uzun vadede daha da ileri gitmeyi ümit ediyorlar. Makalenin yazarları, nihayetinde Oz’u tetrakromatların yaşadıklarını canlandırmada kullanabileceklerini düşünüyor: Kuşlar ve balıklar gibi hayvanlar ve olağanüstü derecede nadir insanlar dört tip fotoreseptöre ve 100 kat daha geniş bir renk repertuvarına sahip. Fakat teknoloji henüz pek orada değil.
Fakat Oz, tüm göstergeler doğrultusunda etkileyici bir başarı. Northwestern Üniversitesinde çalışan sinirbilimci ve yardımcı profesör Gregory Schwartz sistemin mükemmel olmadığını belirtiyor. Araştırmanın “güzel” ve “gerçekten heyecan verici” olduğunu söylüyor. Ancak teknolojinin, Ng ve meslektaşlarının kabul ettiği ve çalışmada kataloglandırdığı sınırlamaları hâlâ var.
Oz her ne kadar insanlar için var olan diğer yöntemlerden daha hedefli bir fotoreseptör uyarım yöntemi olsa da yüzde 100 doğru değil. Halen önemli miktarda bir “ışık sızıntısı” var. Lazerin yönlendirdiği fotonların yaklaşık ⅔’si hedef dışı hücreler tarafından yakalanıyor. “Makalede bu konuda oldukça dürüst davranmışlar” diyor Schwartz. Bu sızıntıya rağmen, olonun halen insanlardaki normal renk alanının dışında bulunduğuna ikna olmuş bilim insanı. “Belki de istedikleri kadar uzağa gidemediler” diyor.
Bir diğer önemli kısıtın ise Oz prototipinin boyutu ve ölçeklenebilirliği olduğunu belirtiyor Schwartz. Göz hareketlerini bir Oz renk deneyiminin tamamını iletecek kadar iyi takip edebilen taşınabilir gözlük ya da ekranlardan uzaktayız. Ayrıca detaylı bir retina haritasına ihtiyaç olması, çalışma deneklerinin eklenmesini yoğun kaynak gerektiren bir çaba haline getiriyor (bu yüzden katılımcı sayısı çok ufakmış ki bu da bir diğer kısıt). Fakat hiper-renkli sanal gerçeklik olasılığı daha önce hiç olmadığı kadar yakın.
Patterson, renk algılama araştırmaları alanında bilim insanlarının genel olarak aynı tip sorularla aynı tipte yöntemleri kullanarak bir ileri bir geri gittiklerini söylüyor; renkli görmeye olanak sağlayan nöral güzergâhlar ya da retinaya karşılık beynin göreli rolü gibi şeyleri tartışıyorlar. Fakat Oz’un, tümüyle yeni bir aleme giriş kapısı sunduğunu belirtiyor.
Halihazırda araştırmadaki deneklerin beşinin de olo rengini çok benzer şekilde tarif etmesinin ve hepsinin de bu rengi normal insan renk alanından ayrı şekilde algılayabilmiş olmasının, görsel algılamamızın ne denli esnek ya da katı olduğuyla alakalı ilginç soruları akla getirdiğini açıklıyor bilim insanı. Sinirbilimciler, sunulduğu zaman insanların yeni bir rengi anlayıp anlamayabileceğinden uzun zamandır emin değildi. Sonuçlar, belli koşullarda beyinlerimizin aşina olmadığımız tonları algılayabildiğini gösteren bulgulara yenilerini ekliyor.
“Bazen sistemi burada yaptıkları gibi normal işleme aralığının dışına ittiğinizde gerçekten yeni şeyler öğrenebiliyorsunuz” diyor Patterson. “Sırada neyin olduğunu görmek için sabırsızlanıyorum.” Ne kadar renkli olabileceğini hayal etmek kolay değil.
Yazar: Lauren Leffer/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
