Nhà khoa học này vừa tự mình "mở khóa" thị giác: Anh là Homo sapiens đầu tiên nhìn thấy một phổ màu vượt ngoài giới hạn sinh học của mắt người.

Rõ ràng đây là một sự can thiệp vào quá trình tiến hóa, vì nó cho phép nhận thức màu sắc mà chưa từng có bộ não người nào trong hàng triệu năm qua có thể cảm nhận.

Trong một nghiên cứu mang tính cách mạng, nhà khoa học Ren Ng từ Đại học California (Hoa Kỳ) đã can thiệp vào chính võng mạc của mình, mở rộng phổ màu mà mắt anh có thể nhìn thấy.

Phương pháp này đã giúp anh trở thành người đầu tiên trong lịch sử kích hoạt được một chức năng hoàn toàn mới của tế bào cảm nhận màu sắc.

Nhờ đó, Ng đã thấy được một màu sắc mà hơn 8 tỷ người trên thế giới chưa từng nhìn thấy. Anh đặt tên cho màu này là "olo" – một màu "lục lam với độ bão hòa chưa từng có".

Nếu bạn đang tò mò, màu olo mà Ng trải nghiệm trông tương tự như mã hex #00ffcc, nhưng với độ bão hòa cực cao, vượt xa khả năng hiển thị của bất kỳ màn hình nào hiện nay:

Độ bão hòa là thước đo cho sự tinh khiết của một màu sắc – chỉ số càng cao, màu càng rực rỡ. Với olo, độ bão hòa cao đến mức sau khi Ng nhìn thấy nó, ánh sáng từ những chiếc đèn laser xanh lá chỉ còn là một thứ ánh sáng "nhợt nhạt" trong mắt anh.

Điều đó cho thấy màu olo rực rỡ và tinh khiết đến mức độ nào. Và rõ ràng, thế giới tự nhiên vẫn còn vô vàn điều kỳ diệu đang chờ con người khám phá, một khi ta mở khóa hết tiềm năng sinh học của bản thân.

Oz

Có lẽ bạn đã từng nghe rằng phía sau võng mạc mắt người tồn tại các tế bào nhạy sáng, hay còn gọi là tế bào thụ quang. Chúng được chia làm hai loại chính: tế bào hình que và tế bào hình nón.

Tế bào que giúp ta nhìn trong bóng tối, vì chúng phản ứng với lượng ánh sáng cực thấp. Ngược lại, tế bào hình nón chỉ hoạt động dưới ánh sáng mạnh và chuyên biệt trong việc phát hiện các bước sóng ánh sáng nhìn thấy – cụ thể là đỏ, xanh lá và xanh lam.

Ba loại tế bào hình nón này được phân loại là "L", "M" và "S", tương ứng với các bước sóng dài (Long), trung bình (Medium) và ngắn (Short) mà chúng phản ứng nhạy nhất.

Tuy nhiên, ba loại tế bào nón này không hoạt động riêng biệt, mà có vùng phản ứng chồng lấn nhau. Khi ánh sáng kích thích mạnh tế bào M, nó cũng đồng thời kích thích nhẹ tế bào S và L.

"Không có ánh sáng nào trên thế giới có thể chỉ kích hoạt duy nhất tế bào hình nón M. Khi M được kích hoạt, chắc chắn một hoặc cả hai loại tế bào còn lại cũng sẽ bị ảnh hưởng", giáo sư Ren Ng – tác giả nghiên cứu và giảng viên kỹ thuật điện, khoa học máy tính tại Đại học California, Berkeley – cho biết.

Chính vì thế, trong nghiên cứu mới của mình, giáo sư Ng đã đặt ra câu hỏi: "Chuyện gì sẽ xảy ra nếu quy luật tự nhiên này bị phá vỡ? Nếu chúng ta can thiệp để chỉ kích hoạt riêng tế bào M, thì hình ảnh ta nhìn thấy sẽ như thế nào?"

Để trả lời câu hỏi đó, giáo sư Ng đã phát triển một kỹ thuật điều biến ánh sáng chiếu lên võng mạc và đặt tên nó là "Oz".

"Tên gọi này lấy cảm hứng từ câu chuyện Phù Thủy xứ Oz, kể về hành trình của các nhân vật đến Thành phố Ngọc lục bảo, nơi mọi thứ hiện lên với sắc xanh lá rực rỡ", giáo sư Ng chia sẻ.

Trong thực tế, quy trình Oz bắt đầu bằng việc quét võng mạc để tạo ra bản đồ chi tiết của các tế bào hình nón S, L và M. Vì cần độ chính xác cao và cá nhân hóa, giáo sư Ng đã thực hiện quá trình này trên chính mắt mình cùng sự hỗ trợ của 4 đồng nghiệp.

Khi đã có bản đồ võng mạc, bước kế tiếp là dùng một tia laser siêu nhỏ nhắm chính xác vào vị trí tế bào hình nón M. Giáo sư Ng sau đó bắn ra một "liều laser vi lượng" đúng điểm đã định để tiến hành thí nghiệm.

Đây là giai đoạn thách thức nhất trong toàn bộ nghiên cứu: làm sao có thể nhắm chính xác vào tế bào M mà không làm kích hoạt hai loại tế bào S và L còn lại.

Giáo sư Ng phải trực tiếp ngồi vào một phòng thí nghiệm được làm tối hoàn toàn. Trước mặt anh là một chiếc bàn, nơi anh phải cắn chặt một thanh ngang để cố định đầu và mắt tuyệt đối.

Trên bàn, một máy phát laser được bố trí cùng các hệ thống gương, gương biến dạng, bộ điều biến ánh sáng và máy dò – tất cả cùng phối hợp để định vị và bắn chính xác vào điểm mục tiêu.

Khi tia laser được kích hoạt rồi tắt ngay lập tức, nó truyền một liều sáng cực nhỏ tới đúng vị trí tế bào M trên võng mạc của giáo sư Ng. Anh mô tả đã nhìn thấy một hình vuông rất nhỏ, cỡ bằng móng tay cái khi nhìn từ khoảng cách một cánh tay.

Bên trong hình vuông ấy, giáo sư Ng nhận thấy một màu lục bảo huyền diệu. "Đó là sắc lục bảo với độ bão hòa không tưởng", anh nói – một nhận thức màu sắc chưa từng có bộ não người nào, từ thời sơ khai cho đến nay, có thể cảm nhận.

OlO

Bạn có thắc mắc cái tên olo bắt nguồn từ đâu không? Thực tế, vì màu sắc này chỉ kích hoạt duy nhất tế bào M mà không ảnh hưởng đến tế bào S hay L, nó được đặt tên là "olo" – đại diện cho tọa độ 0, 1, 0 trong không gian màu S, M, L.

Chữ số "0" tượng trưng cho việc không có kích thích nào ở tế bào S và L, còn số "1" biểu thị sự kích hoạt hoàn toàn ở tế bào M.

Theo giáo sư Ng, màu gần giống nhất với olo mà màn hình máy tính có thể tái hiện là xanh ngọc, hay chính là màu mang mã hex #00ffcc.

Nếu bạn muốn hình dung olo, hãy bắt đầu bằng màu xanh ngọc đó: tưởng tượng bạn đang dùng phần mềm thiết kế để điều chỉnh mã màu #00ffcc.

Giữ nguyên tông màu đó, bạn từ từ tăng độ bão hòa. Sẽ có lúc bạn chạm đến giới hạn hiển thị của màn hình. Nhưng hãy tưởng tượng tiếp: bạn vẫn tiếp tục đẩy độ bão hòa vượt xa giới hạn tự nhiên, cho tới khi đạt mức tối đa mà mắt người có thể cảm nhận – tương tự như ánh sáng mạnh phát ra từ một cây bút laser xanh ngọc.

Thế nhưng, olo còn vượt xa cả giới hạn ấy. Để xác minh rằng thứ anh và bốn đồng nghiệp thấy thực sự là một màu nằm ngoài phổ thị giác con người, giáo sư Ng đã thực hiện một thí nghiệm khớp màu.

Trong thí nghiệm đó, các nhà nghiên cứu so sánh màu olo với ánh sáng laser màu teal và điều chỉnh độ bão hòa bằng cách thêm hoặc bớt ánh sáng trắng. Mỗi người đều nhận thấy rằng khi pha thêm ánh sáng trắng vào olo, khiến nó nhạt màu đi, thì khi đó màu mới bắt đầu khớp với tia laser thông thường.

Điều đó chứng minh rằng olo thực sự vượt ra ngoài giới hạn thị giác màu truyền thống của con người.

"Đây là một công trình nghiên cứu đầy cuốn hút, đánh dấu bước đột phá quan trọng trong việc khám phá cách các thụ thể ánh sáng hoạt động để tạo nên thị giác màu. Những yêu cầu kỹ thuật để đạt được điều này là cực kỳ phức tạp", theo lời Manuel Spitschan, nhà khoa học chuyên nghiên cứu tác động của ánh sáng đến hành vi con người tại Viện Max Planck về Điều khiển học Sinh học ở Tübingen, Đức.

"Một câu hỏi lớn còn bỏ ngỏ là làm sao để áp dụng được thành tựu này vào thực tế".

Hiện tại, nhóm nghiên cứu của giáo sư Ng đang hướng đến mục tiêu tạo ra một loại màn hình có khả năng quét võng mạc và hiển thị hình ảnh hoặc video hoàn hảo bằng cách phát sáng trực tiếp lên từng tế bào hình nón.

Nhờ vậy, không chỉ olo mà cả những màu sắc vượt ngoài dải quang phổ nhìn thấy cũng có thể được cảm nhận. "Đó sẽ là một thử thách cực kỳ lớn, nhưng tôi tin là hoàn toàn khả thi", giáo sư Ng chia sẻ.

Bên cạnh đó, công nghệ Oz hiện còn mở ra khả năng giúp những người bị mù màu bẩm sinh lần đầu cảm nhận được các màu như đỏ và xanh lá, dù đây không phải là một biện pháp chữa trị dứt điểm.

"Trải nghiệm Oz chỉ diễn ra trong thời gian ngắn. Nó không mang tính vĩnh viễn. Nhưng về mặt kỹ thuật, đây là một bước tiến lớn và tôi thực sự mong muốn tái tạo lại thí nghiệm này tại phòng lab của mình", Maarten Kamermans, chuyên gia nghiên cứu thị lực và võng mạc tại Viện Khoa học Thần kinh Hà Lan bày tỏ.

"Hãy tưởng tượng ứng dụng nghiên cứu này lên động vật: Chúng ta có thể tích hợp các loại thụ thể ánh sáng của động vật vào con người để mô phỏng và nói rằng, 'À, đây chính là cách một chú chó nhìn thấy thế giới, đây là tầm nhìn của một con chuột, hay một con cá vàng'. Nghiên cứu này đang mở ra vô vàn tiềm năng thú vị."