为什么我们在黑暗中看不清颜色？

在黑暗中，鲜艳的颜色似乎会褪成灰色，很难区分。这是为什么？

如果您曾经在黑暗中穿好衣服，后来发现您穿的衬衫颜色不是您想象的颜色，那么您并不孤单。在黑暗中识别颜色可能具有挑战性，即使在弱光下，不同的颜色也可能看起来非常相似。 

但为什么在黑暗中辨别颜色比在亮光下更难呢？

人类感知颜色的能力因我们在不同光照条件下的观看方式而异。 人眼包含两种类型的光感受器或检测光的神经细胞：视杆细胞和视锥细胞。每个光感受器都含有吸收光的分子，称为光色素，当受到光照射时会发生化学变化。这会触发感光器中的一系列事件，促使其向大脑发送信号。

视杆细胞负责在黑暗中实现视觉，称为暗视觉。纽约罗切斯特大学的神经科学家萨拉·帕特森说，它们是由一层又一层的感光色素组成的。 

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即使在黑暗中，棒材也特别擅长吸收光线，因为“每一堆都是光子被吸收的机会，”她说。光子是电磁辐射的粒子——在这种情况下是可见光——并且棒可以通过暴露于相对较少的光子来激活。

另一方面，视锥细胞负责强光下的视觉，或明视觉。大多数人具有三种类型的视锥细胞，每种类型对不同范围的可见光波长敏感，这些波长对应于不同的颜色。不同视锥细胞中的光吸收分子的微小变化使它们专门检测红光、绿光或蓝光。

但重要的是，单个视锥细胞无法区分颜色，A 说。 P. Sampath，加州大学洛杉矶分校的神经科学家。当视锥细胞内的分子吸收光子时，它只会激活视锥细胞；此时，尚未处理任何有关光的颜色或强度的信息。当大脑结合眼睛中所有三种视锥细胞的反应时，就会产生色觉——微小的生物电路将这些反应转化为我们看到的颜色。

视锥细胞在强光下主导视觉，因为视杆细胞很快就会饱和，或者被光子淹没，而大脑基本上会忽略视杆细胞的活动。这就是为什么我们可以在明亮的光线下轻松看到颜色。但当天色变暗、太阳落山或关掉房间里的灯时，视杆细胞就会开始发挥作用，因为它们比视锥细胞对光更敏感。 

视杆细胞主导夜视，而视锥细胞仅被微弱激活。但与锥体不同的是，杆体只有一种类型。色觉来自于比较三种视锥细胞的反应，这在视杆细胞主导的视觉中是不可能的。所以，在黑暗中，我们无法很好地区分颜色。

然而，在某些条件下，视杆细胞仍可能影响颜色感知。在昏暗的光线下，我们的眼睛在称为中间视觉的中间范围内工作，其中视杆细胞和视锥细胞都有助于视力，但两者都不占主导地位。 

萨姆帕斯说：“在这个中间视觉范围内，我们有理由相信，视杆细胞也可能有助于颜色处理，因为它提供了与视锥细胞不同的光谱灵敏度。”视杆细胞对绿光最敏感，在这个中间范围内，它们向大脑提供额外的信息，以与视锥细胞的信息进行比较。

帕特森说，杆状视觉和锥状视觉之间的这种交叉也会产生浦肯野效应，其中红色色调在昏暗的光线下看起来很暗或带蓝色，而紫色、蓝色和绿色突然流行起来。浦肯野效应在黄昏或日全食期间尤其明显。

萨姆帕斯说，尽管我们在晚上看不清颜色，但我们的视觉系统可以让我们接收各种光强度的信息，从无月的夜晚到耀眼的明亮滑雪场。 

“视觉系统令人惊奇的事情之一是我们拥有如此巨大的强度范围，并且它不断变化，”他说。 “然而我们可以容纳 12 个数量级的光强度。没有任何合成探测器可以管理这种类型的性能。”