3.5 : Farbsehen

Die Farbwahrnehmung beginnt in der Netzhaut, der lichtempfindlichen Schicht im hinteren Teil des Auges. Es gibt zwei Haupttheorien, die erklären, wie Farben gesehen werden: die Dreifarbentheorie (trichromatische Theorie) und die Gegenfarbentheorie. Die Dreifarbentheorie, die 1802 von Thomas Young vorgeschlagen und 1852 von Hermann von Helmholtz erweitert wurde, geht davon aus, dass das Farbsehen auf drei Arten von Zapfenrezeptoren in der Netzhaut basiert. Diese Zapfen reagieren empfindlich auf unterschiedliche, aber sich überlappende Wellenlängenbereiche, die Rot, Blau und Grün entsprechen. Bei Experimenten zur Farbanpassung passen die Teilnehmer die Intensität von drei verschiedenen Wellenlängen des Lichts (normalerweise Rot, Grün und Blau) an, um eine bestimmte Zielfarbe zu erzielen. Die Tatsache, dass jede Farbe durch Kombination dieser drei Farben erzielt werden kann, unterstützt die Idee, dass das menschliche Farbsehen auf drei Arten von Zapfen in der Netzhaut beruht, die jeweils empfindlich auf unterschiedliche, aber sich überlappende Wellenlängenbereiche reagieren. Beispielsweise kann die Wahrnehmung von Gelb erreicht werden, indem rote und grüne Zapfen gleichzeitig aktiviert werden.

Die Farbenblindheit unterstützt die Dreifarbentheorie. Die meisten farbenblinden Menschen, überwiegend Männer, können einige Farben sehen, andere jedoch nicht. Die Art der Farbenblindheit hängt davon ab, welcher Zapfentyp defekt ist oder fehlt. Wenn beispielsweise die roten Zapfen nicht richtig funktionieren, kann eine Person Schwierigkeiten haben, zwischen Rot und Grün zu unterscheiden.

Im Jahr 1878 stellte der deutsche Physiologe Ewald Hering fest, dass manche Farben nicht zusammen gesehen werden können, andere hingegen schon. So kann man sich beispielsweise ein grünliches Blau vorstellen, aber kein rötliches Grün. Außerdem wurde festgestellt, dass die Dreifarbentheorie keine vollständige Erklärung für die Nachbilder liefert, d. h. für die Bilder, die nach dem Abwenden des Blicks von einem Objekt im Auge bleiben. Wenn man beispielsweise auf etwas Rotes starrt, kann ein grünes Nachbild entstehen. Ebenso kann ein blaues Nachbild entstehen, wenn man eine Weile auf etwas Gelbes starrt. Die Dreifarbentheorie kann diese Farbpaare und die daraus resultierenden Nachbilder nicht erklären.

Die ebenfalls von Ewald Hering vorgeschlagene Gegenfarbentheorie erklärt, wie die Zellen im visuellen System Farben in gegensätzlichen Paaren verarbeiten: Rot-Grün und Blau-Gelb. Dieser Theorie zufolge werden bestimmte Zellen durch eine Farbe angeregt und durch die entgegengesetzte Farbe gehemmt. Beispielsweise könnte eine Zelle durch Rot angeregt und durch Grün gehemmt werden oder durch Gelb angeregt und durch Blau gehemmt werden. Diese Theorie erklärt auch Nachbilder. Wenn man längere Zeit auf ein rotes Objekt starrt und dann wegschaut, kann ein grünes Nachbild erscheinen. Dies liegt daran, dass das rot-grüne visuelle System ermüdet und bei einer Fokusverlagerung vorübergehend zurückspringt.

Die drei Zapfentypen in der Netzhaut sind mit retinalen Ganglienzellen verbunden, die den Dreifarbencode in den Gegenfarbcode umwandeln. So kann beispielsweise ein grüner Zapfen eine bestimmte Ganglienzelle hemmen, während ein roter Zapfen sie anregt. Dieses duale Kodierungssystem ermöglicht es dem Gehirn, komplexe Farbinformationen effizient zu interpretieren.