शंकू ते मेंदू – आपला रंगप्रवास

By Nandini Deshmukh,  On 12th March 2020, Children Magazine

इंट्रो - मानवी डोळ्यांना रंग नेमके कसे ओळखता येतात, यावर आतापर्यंत बरीच संशोधने झाली आहेत. काही संशोधने चालू आहेत. त्या संशोधनांतून कितीतरी रंगतदार शोध लागले आहेत...

आपल्या जीवनात रंगच नसते, सगळं काही काळं-पांढरं असतं तर किती कंटाळवाणं झालं असतं, नाही का ! नशीब, आपल्या सभोवतालीच निसर्गानेच किती रंगांची लयलूट केली आहे. सरत्या पावसाच्या संध्याकाळी आभाळात दिसणारी इंद्रधनूची कमान त्यावरील ता ना पि हि नि पा जा किंवा VIBGYOR आपण आनंदाने पाहू शकतो कारण आपले डोळे आणि त्यांना आज्ञा देणारा मेंदू ! डोळ्यांनी टिपलेल्या दृश्याचा अर्थ लावण्यासाठी मेंदूमध्ये खास ‘दृश्य बाह्यक’ किंवा व्हिज्युअल कॉर्टेक्स याची रचना झालेली आहे.

रंगदृष्टी किंवा वर्णदृष्टी ही रंगांच्या निरनिराळ्या तरंग विस्तारामुळे होते. प्रत्येक प्राणीमात्र प्रकाशकिरणाच्या तरंगविस्तारातील फरकामुळे तसेच त्यातील परावर्तन, उत्सर्जन व प्रक्षेपण या प्रक्रियांमुळे निरनिराळ्या वस्तूंचे रंग जाणू शकतो. डोळ्यांच्या दृकपटलात शंकपेशी आणि दंडपेशींचे थर असतात. यातील शंकपेशींमुळे आपल्याला रंगज्ञान होते तर दंडपेशींमुळे अंधार-उजेड याचे ज्ञान होते. त्रिकोणाकार लोलकातून प्रकाशकिरण पाठवले की त्यातून सप्तरंगाचा पसारा बाहेर पडतो हे न्यूटनने दाखवून दिले होतेच. त्यावरूनच आपल्याला प्रत्येक रंगाचा तरंगविस्तार भिन्न असतो हे समजले. तरंगविस्तारातील फरकामुळे रंगाच्या गडद किंवा फिकेपणाची आपल्याला कल्पना येते. ज्यावेळी अंधारून आले असते तेव्हा आपली दृष्टी तिमिरानुकूलीत असते. यावेळी दृकपटलातील दंडपेशी कार्यरत असतात. ५०० नॅनोमीटर्सच्या जवळपासच्या तरंगविस्ताराच्या उजेडात दंड पेशींचा उपयोग होतो. या दंड पेशींना रंग ओळखण्याच्या बाबतीत काहीच काम नसते. प्रकाशानुकुलीत दृष्टी देणाऱ्या शंकू पेशी मात्र आपल्याला रंग ओळखायला मदत करतात. शंकू पेशी ५५५ नॅनोमीटर्सच्या जवळपासच्या तरंगविस्तारात जास्त सहकार्य देतात.

आपल्या मानवी डोळ्यांना रंग नेमके कसे ओळखता येतात हे १९व्या शतकातच सिद्धांताद्वारे सांगण्यात आले. या सिद्धांताना त्रीरंगयुक्त दृष्टी आणि प्रतिस्पर्धी प्रक्रिया अशी विचित्र वाटणारी नवे आहेत. शंकू पेशींना वर्णपटाच्या संबधी निरनिराळ्या संवेदना असतात. आपल्या डोळ्यांत तीन निरनिराळ्या वर्णपटांना ओळखणाऱ्या तीन वेगवगळ्या शंकू पेशी असतात. या प्रत्येक शंकू पेशीत ऑप्सीन नावाचे प्रथिन असते, ते सिस-हायड्रो रेटिनॉल या पदार्थाबरोबर साखळी दुव्यासारखे बांधलेले असते. तीन प्रकारच्या शंकपेशींना आखूड, मध्यम आणि लांबूडक्या असे ठरवले गेले आहे. रंगाची संवेदना या पेशी उचलतात आणि चेतांच्या द्वारे थेट मेंदूतील ‘दृश्य बाह्यक’ या भागात पाठवून देतात. आधी असे वाटत होते हे लांबुडके शंकू, लाल रंग, आखूडवाले निळा आणि मध्यम हिरवा रंग ओळखण्यासाठी जबाबदार आहेत. परंतु वर्णपट प्रकाशमापक यंत्रानी असे निश्चित काही नाही असे दाखवून दिले आहे. उलट लांबुडके शंकू वर्णपटाच्या हिरव्या-पिवळ्या भागात सर्वात जास्त संवेदनशील असतात. ‘त्रीरंगयुक्त दृष्टी’ हा सिद्धांत एकोणिसाव्या शतकात थॉमस यंग आणि हर्मन फॉन हेलमहोलटझ या दोघांनी मांडला होता. त्यांनाच तीन प्रकारच्या शंकूपेशी तीन प्रकारचे रंग निश्चित करतात असे वाटत होते. तर १८७२ साली ईवालड हेरिंगने प्रतिस्पर्धा प्रक्रिया हा सिद्धांत दिला. त्यांच्या मते लाल विरुद्ध हिरवा, निळा विरुद्ध पिवळा आणि काळा विरुद्ध पांढरा अशा विरुद्ध जोड्यांच्या अंदाज आपल्या मेंदूतील दृष्टी विभाग लावत असतो. ज्यावेळी निरनिराळा तरंगविस्तार असणारे प्रकाशकिरण डोळ्यांवर पडतात, तेव्हा निरनिराळे परिणाम होतात. ज्यावेळी हिरवा-पिवळा प्रकाश डोळ्यांवर पडतो त्यावेळी लांबुडके व मध्यम अशा दोन्ही शंकू पेशींवर सारखाच पण जोरदार परिणाम होतो, छोट्या आखूड शंकू पेशींवर मात्र नाजुकसाच प्रभाव पडतो. लाल उजेड डोळ्यांवर पडला की लांबुडके शंकू चांगलेच उत्तेजित होतात, मध्यम शंकू थोडेसेच आणि आखूड शंकू ढिम्मही लक्ष देत नाहीत. या उलट निळा-हिरवा प्रकाश मध्यमशंकूना उत्तेजित करतो, त्यामानाने लांबुडके शंकू आता गप्प बसतात आणि आखूड शंकू जरा जास्तच सबळ प्रतिक्रिया दाखवतात. तर पूर्ण निळा रंग आखूड शंकूंना फारच उत्तेजित करतो आणि उरलेल्या दोन प्रकारच्या शंकूंना त्याचं काहीही नसतं. या सर्व माहितीचे प्रसारण मेंदूकडे जाते. कोणत्या प्रकारच्या शंकू पेशी किती प्रमाणात उत्तेजित होतात त्यावरून मेंदू रंगांचे विश्लेषण करतो. आता रंगाचे विश्लेषण म्हणजेच प्रकाशकिरणांतील निरनिराळ्या तरंग विस्ताराचेच विश्लेषण!

रंग समजून देण्यासाठी डोळ्याच्या दृकपटलावरची ऑप्सीन प्रथिने माणसाच्या Xx गुणसूत्राशी निगडीत असतात. X गुणसूत्रावर जर xx ऑप्सीन निर्मिती करणारी जनुके नसतील, तर अशा माणसाला रंगाधळेपणा येतो. या जनुकाचे नाव आहे OPNILW. या जनुकामुळे लांबुडक्या शंकूपेशीत ऑप्सीन तयार होते. काही स्त्रियांत आणखी एक जादा ग्राही (रिसेप्टर) असतो. त्यामुळे यांच्यात चतुर्वर्णक रंगीत दृष्टी निर्माण होते. स्त्रियांमध्ये प्रत्येक पेशीत दोन X गुणसूत्रे असल्याने त्यांनाच अशी रंगीत ‘दिव्य’ दृष्टी प्राप्त होते बर का!

डोळ्यातील दृकपटलावर शंकूच्या सोबत दृकपटल गंडिका पेशी असतात. या पेशी मिळालेली माहिती मेंदूला पाठवण्याचे कार्य करतात. हा संदेश पोहोचवायचे काम दृष्टी चेता करते. दोन्ही डोळ्यांतून मेंदूकडे जाणा-या दृष्टी चेता, मेंदूच्या मध्यभागात एकमेकांना क्रॉस करून द्रक-स्वस्तिक बनवतात. त्यामुळे उजव्या – डाव्या डोळ्यांनी मिळवलेली माहिती उजव्या – डाव्या मेंदूच्या दृश्य बाह्यक भागत पोहोचते. हा दृश्य बाह्यक, प्रमस्तिश्काच्या मागच्या बाजूस पश्चकपालखंड येथे असतो. येथे ब्लॉब नावाच्या भागात काही रासायनिक प्रक्रिया होतात व रंगाचे स्पष्टीकरण होते.

रंगाची ओळख करून घेताना तेथल्या प्रकाशावर देखील रंगओळख अवलंबून असते. साडीवर मॅचिंग ब्लाऊझ पीस घेताना किंवा मॅचिंग ओढणी घेताना काही जणी दुकानाबाहेर येऊन सूर्यप्रकाशात ते रंग तपासले जातात, हे तुम्ही पाहिले असेलच ना !

जॉन लॉक या तत्वज्ञ व शास्त्रज्ञ यांनी माणसं रंग ओळखतांना कशी गडबडतात हे दाखवण्यासाठी उलटया वर्णपटाचा मजेशीर प्रयोग केला. 700 नॅनोमीटर्स तरंगविस्ताराचा ‘लाल’ रंग दाखवला असता उलटया वर्णपटामुळे बघणा-यांनी त्याला ‘हिरवा’ म्हटले तर 530 नॅनोमीटर्सवाला हिरवा रंग लोकांना ‘लाल’ वाटला. रंगाचा अनुभव घेत असतांना तेथे असणारा उजेड, ध्वनी आणि वस्तूंचे आकारमान याही गोष्टी रंग ओळखण्याच्या प्रक्रियेत मेंदूवर परिणाम करत असतात.

उत्तर नामिबिया देशातील कुनेने प्रदेशात अंगोलाच्या जवळ एक हिंबा नावाची आदिवासी जमात राहते. या मंडळींच्या मते एकूण रंग चारच- झूझू म्हणजे निळ्या, लाल, हिरव्या आणि जांभळ्या रंगाच्या गडद छटा; वापा म्हणजे पांढ–या आणि पिवळ्या रंगाच्या छटा, बुरु म्हणजे हिरवा-निळा मिक्स आणि डांबू म्हणजे हिरवा, लाल, किरमिजी सगळे एकत्र ! या झूझू, वापा, बुरु, डांबू वर खूप संशोधन करण्यात आले आहे. जे रंग युरोपियन, अमेरिकन, एशियन ओळखू शकत नाहीत ते म्हणे या हिंबा जमातीच्या मानवांना ओळखता येतात. त्यामुळे आता केवळ पन्नास हजारच्या संख्येने उरलेल्या हिंबा जमातीच्या लोकांच्या मेंदूत रंग ओळखण्यासाठी काही काही विशेष सुविधा आहे का, याचा अभ्यास चालू आहे.

मानवाच्या ज्या तरंगविस्तारातल्या वर्णपटाला ओळखता येते, त्यापेक्षाही जास्त रंग मधमाश्या आणि इतर अनेक कीटकांना ओळखता येतात. फुलांच्या मधाचा शोध घेणारी मधमाशी अतिनील किरणेही पाहू शकते व त्यामुळे तिला मध मिळणे सोपे होते. परागण क्रिया होण्यासाठी कीटकांना आकर्षित करण्यासाठी रंगीबेरंगी फुले फुलतात असं आपल्याला दिसते पण प्रत्यक्षात यशस्वी परागणासाठी फुलातून दिसणारा अतिनिल ‘रंग’ आवश्यक असतो, तो या कीटकांना दिसतो. मानवामध्ये त्रिरंगी (Trichromatic) दृष्टी असते, तर कीटकांत पंचरंगी (Pentachromatic) आणि बरेचसे इतर सस्तन प्राणी केवळ द्विरंगी (Dichromatic) दृष्टीचे असतात.

रंगाबरोबर मौज करण्यासाठी आपण होळीचा सण साजरा करतो. अनेक रंगांनी आसमंतात धुळवड उडालेली असते. त्यावेळी आपल्या डोळ्यातील शंकूपेशी, दृकपटल गंडिका पेशी आणि सा-या रंगाचं विश्लेषण करणारा मेंदू यांचा विचार करून, डोळ्यांची काळजी घेऊन मगच रंगात रंगा.

मार्च २०१५ ‘वयम्’