Er bestaan kleuren, die wij mensen niet zien en die we ons ook niet kunnen voorstellen. Ze zijn onzichtbaar voor ons. Die kleuren worden ook wel onmogelijke of verboden kleuren genoemd. Slechts 6 mensen op de hele aardbol hebben deze kleuren ooit gezien, namelijk in een wetenschappelijk experiment.

(Een wetenschappelijk experiment dat we hier zullen nabootsen. Lees het artikel en doe de test, aan het eind. Kun jij de verborgen kleuren zien? En hoe zou jij ze omschrijven?)

Mysterieuze kleuren

Het klinkt nogal mysterieus. Kleuren die wél bestaan, maar die wij niet kunnen zien en dus ook niet begrijpen. Hoe vreemd het ook overkomt, vanuit wetenschappelijk oogpunt is het logisch dat mensen niet alle kleuren kunnen zien. Kleuren maken deel uit van ons zichtbare licht, dat in golven beweegt. De lengte van zo'n golfje wordt de golflengte genoemd. Verschillende golflengten nemen we waar als verschillende kleuren. De golflengten die we met het oog waarnemen noemen we het zichtbare spectrum.

Elektromagnetische straling beweegt zich voort in golven. De verschillende lengten van die golven, nemen we waar als kleuren. Als we dat kunnen tenminste.

Het zichtbare spectrum bevindt zich voor mensen tussen een golflengte van ongeveer 400 nanometer en 750 nanometer. 400 nanometer nemen wij waar als violet en 750 nanometer als rood. Daartussen bevinden zich de golflengten die we waarnemen als blauw, groen, geel en oranje.

Kleuren = elektromagnetische straling

Het licht dat wij mensen waarnemen is elektromagnetische straling. Röntgenstraling en gamma-stralen bijvoorbeeld, behoren óók tot het elektromagnetische spectrum, maar zijn voor mensen niet zichtbaar en hoogstwaarschijnlijk ook niet voor dieren. Wel zijn er wetenschappelijke aanwijzingen dat palingen, sommige vlinders en gnoes beschikken over zintuiglijke receptoren waardoor zij magnetische straling in het aardoppervlak kunnen waarnemen gedurende migraties over lange afstanden.

Mensen kunnen infrarode straling niet zien, maar wel voelen in de vorm van warmte. Slangen hebben echter receptoren waardoor zij infrarood wél kunnen waarnemen.

Alle dieren en mensen hebben in ieder geval specifieke straling op specifieke golflengten nodig om kleuren te kunnen zien. Maar dan zijn we er nog niet. We hebben ook de juiste apparatuur nodig, namelijk onze ogen én ons brein. Het menselijk oog is daarom voorzien van kleurreceptoren, die we ook wel kegeltjes noemen. De kegeltjes bevinden zich op het netvlies en zijn gevoelig voor golflengten straling, die we met blauw, rood en groen associëren.

Bijen en vlinders zien ultraviolet

Echter: er bestaat straling, die voor dieren wél waar te nemen is, maar voor mensen niet. Dat zijn dus voor mensen onzichtbare kleuren. Bioloog Casper van der Kooi is verbonden aan de Rijksuniversiteit Groningen en houdt zich onder meer bezig met optica van bloemen en dieren. “Het heeft een magische lading, kleuren die wél bestaan en die wij toch niet kunnen zien. Maar sommige dieren hebben andere receptoren, waarmee ze andere golflengten kunnen waarnemen. Slangen bijvoorbeeld kunnen infrarode straling waarnemen. Mensen kunnen deze straling wél voelen, in de vorm van warmte, maar niet zien. Voor bijen geldt het andersom: zij hebben geen rode receptoren, maar wel een receptor waarmee ze de kleur ultraviolet kunnen zien. Dat is UV-straling en die is voor mensen onzichtbaar. Het is veel feller dan paars.”

Deze vlinder kan ultraviolet zien. En nee, dat is niet dezelfde kleur als het paars dat jij ziet. Of denkt te zien.

Ook vlinders kunnen UV-licht zien met een speciale receptor. Waar mensen 3 soorten kegeltjes hebben, hebben de meeste vlinders er namelijk 4. We hebben het over de meeste vlinders, want Japanse wetenschappers hebben een vlinder onderzocht met maar liefst 15 verschillende kleurreceptoren. De vlinder heet Graphium sarpedon en het beestje kan dus kleuren zien, waarbij wij met onze miezerige 3 kegeltjes niets kunnen voorstellen. “Waarschijnlijk zijn dat niet alleen UV-receptoren, maar ook verschillende kleuren blauw en groen. Waar wij amper verschil zouden zien tussen 2 bijna identieke kleuren blauw, ziet de Graphium waarschijnlijk 2 totaal verschillende kleuren”, aldus Van der Kooi.

Je ziet geen paars, je máákt paars. Met je hersenen.

Infrarood en ultraviolet mogen voor sommige dieren dan gesneden koek zijn, voor mensen zijn dit onmogelijke kleuren. We komen receptoren te kort. Maar er zijn nog meer kleuren die problemen opleveren voor mensen. Daarvoor moeten we kijken naar dat andere deel van onze lichtontvangst: het brein. Kleurwaarneming gebeurt niet alleen met de kegeltjes in onze ogen. Kleuren waarnemen doe je dus niet alleen met je ogen, maar ook met je hersenen. Dié moeten de lichtsignalen van de ogen namelijk interpreteren.

Je ogen zien dat deze mevrouw paars haar heeft. Denk je. In werkelijkheid creëren je hersenen de kleur paars.

De kleuren paars die mensen zien, worden niet opgevangen door de kegeltjes op onze netvliezen. We hebben immers geen UV-receptoren, maar wel blauwe en rode. Ons brein maakt daar paars van. Het is niet het paars dat vlinders en bijen waarnemen met hun UV-receptor. Het is eigenlijk een bedenksel, een goeie gok van ons brein.

Menselijk brein kan verborgen kleuren niet zien

Op een zogenoemde chromaticiteitsdiagram is goed te zien, welke kleuren het menselijk brein nog meer brouwt. Langs de curve staan alle kleuren, die de menselijke receptoren puur waarnemen. Alle kleuren daarbinnen en langs de rechte lijn tussen violet en rood: die worden gecombineerd door ons brein. En daar komen we een heel eind mee.

De kleuren langs de boog geven aan welke kleuren je receptoren kunnen zien. Alle kleuren in het midden en langs de onderkant: die brouwen je hersenen.

Toch missen we een paar kleuren, zeggen de Amerikaanse wetenschappers Brian Tsou en Vince Billock. Tsou en Billock doen onderzoek naar kleuren voor de Amerikaanse luchtmacht en hebben kleuren ontdekt, die ons brein niet zomaar kunnen combineren. Dat zijn de kleuren die zij onmogelijk of verboden noemen. De wetenschappers claimen dat zij erin geslaagd zijn tijdens experimenten testpersonen deze kleuren te laten zien.

Blauwgeel en roodgroen

Het gaat om de kleuren blauwgeel en roodgroen, welke nadrukkelijk niét hetzelfde zijn als respectievelijk groen en bruin, Groen is de kleur die je krijgt als je blauw met geel mengt. Sommige groene kleuren leunen meer naar de kant van het blauw en andere groene kleuren zijn geliger, maar geen enkele kleur groen is zowel blauw als geel. De kleur die zowel blauw als geel is, kunnen wij niet zien. En we hebben er daarom ook geen woord of naam voor. Wetenschappers noemen deze kleur dus maar blauwgeel.

Wat een prachtige roodgroene ogen! Ja ja, jij maakt er bruin van. Maar weten jouw hersenen veel.

Ditzelfde principe geldt voor roodgroen. Roodgroen is niet hetzelfde als bruin, omdat bruin nooit in gelijke mate groen en rood oogt. Het groen en rood verdwijnen als het ware in de kleur bruin. Zouden we groen en rood wél in gelijke mate kunnen verwerken, dan krijgen we groenrood. Net als blauwgeel, hebben we hier geen andere benaming voor. Wie kunnen die kleuren toch niet zien.

Zenuwbaan van oog naar hersens beetje “beperkt”

Maar waarom kunnen we geen geelblauw zien? Of roodgroen? Wat maakt deze kleuren tot een verboden kleuren? Dat heeft te maken met onze hersenen én onze kleurreceptoren.

De kegels geven informatie over hun blauwe, groene en rode receptoren door aan de zenuwcellen. De zenuwcellen zenden op hun beurt weer de kleursignalen door naar de hersenen. In dié informatieoverdracht, gebeurt er iets bijzonders. De zenuwcellen maken er opeens 4 kleuren van: namelijk niet alleen blauw, groen en rood, maar ook geel. En dán ontstaat er een probleem.

Zoals auto's op deze rijksweg zoeven, zo transporten de zenuwbanen de kleursignalen naar de hersenen. Één baan biedt ruimte voor rood óf groen. De andere voor blauw óf geel.

De theorie van kleur-opponentie verklaart het als volgt: De zenuwcellen die de kleurinformatie naar het brein transporteren maken gebruik van slechts 2 zenuwbanen. 1 baan is gereserveerd voor de kleuren blauw én geel. De ander voor rood én groen. Dus stel je voor: je hebt een rijksweg met slechts 2 autobanen. Op de ene baan mogen blauwe en gele auto’s rijden, op de ander alleen rode of groene auto’s. De rijbanen zijn zo smal dat er slechts 1 auto in de breedte overheen kan rijden. Zo “rijden” de zenuwbanen ook de kleurinformatie naar onze hersenen. We kunnen geen blauw en geel tegelijk zien, omdat er maar 1 kleur tegelijkertijd overheen kan. Dus óf blauw óf geel. En groen en rood tegelijkertijd lukt ook niet, daarom wordt het bruin.

Wetenschappelijk kleuronderzoek houdt hersenen voor de gek

Kunnen we de zenuwbanen en de hersenen voor de gek houden en kijken of wé toch 2 auto’s tegelijk op die rijbaan kunnen proppen? Dat hebben Tsou en Billock dus geprobeerd. Ze zijn altijd terughoudend geweest over de details van het experiment. Hun onderzoeksrapporten vallen onder de geheimhouding van USA defensie, en ze zijn niet bereikbaar voor een toelichting.

Normaliter kan er maar één kleur tegelijk over een zenuwbaan reizen. Alleen rood of groen dus. Met een neurologisch trucje past er misschien nog wel een groen "autootje" bij!

We klopten daarom aan bij neurowetenschapper Jeroen Goossens van het Donders Instituut aan de Radboud Universiteit. Hij vindt het concept van onmogelijke kleuren kunnen zien, nog niet zo gek. Hij heeft zelf veel hersenonderzoek gedaan naar het zien van licht. “Het klasssieke idee is dat blauw en geel met elkaar in competitie gaan en dat één van die kleuren het wint in signaaloverdracht. Als je ervoor zorgt dat zowel het geel als het blauw even helder is, zorg je voor gelijkspel voor de zenuwen.” Hiermee worden zowel het blauwe als het gele autootje tóch tegelijkertijd de rijbaan op gepropt.

Vaste blik en gelijke kleurgevoeligheid belangrijk om verboden kleuren te kunnen zien

Om mensen in een experiment de verboden kleuren te laten zien, benadrukt Goossens dat het belangrijk is om de focus stabiel te houden. “De oogbal maakt altijd kleine bewegingen en het netvlies dus ook. Een consistente focus op kleurvlakken is daarom lastig. Spiegels die meebewegen met die kleine bewegingen, fixeren de blik op het kleurvlak, zodat deze als het ware vastgeplakt wordt op het netvlies.”

De oogbal beweegt voortdurend. En een gefixeerde blik is nou juist een voorwaarde om een verboden kleur te kunnen zien.

Maar ook dan nog, zal het lastig zijn om het experiment te laten slagen. Er moet nog een derde voorwaarde zijn. “Ze hebben niet gekozen voor toevallige deelnemers. Maar voor deelnemers die beschikken over receptoren met een grote gelijke gevoeligheid. Als jouw blauwreceptor namelijk veel gevoeliger is dan je groenreceptor, werkt het experiment natuurlijk niet. Dan wordt het geel alsnog verdrongen. Maar als je mensen hebt, die net zo gevoelig zijn voor geel als voor blauw, dan heb je een grotere slagingskans. Onder die voorwaarden kan het inderdaad dat men nieuwe kleuren heeft waargenomen”, aldus Goossens.

Verboden kleuren, onzichtbare kleuren?

Volgens de Amerikaanse onderzoekers lukte het experiment bij 6 van de 7 deelnemers. De 7e deelnemer bleek namelijk alleen grijs te zien in plaats van geelblauw of roodgroen. De overige 6 konden de onmogelijke kleuren wel zien, maar hadden veel moeite deze te omschrijven. Ze konden de kleuren nog uren na het experiment helder voor de geest halen.

Wat nou gele paardenbloem? Dit dingetje heeft ultraviolette randen aan de blaadjes. Maar die zijn onzichtbaar voor mensen.

Nu is het wel de vraag wat er gebeurt met blauwgeel, infrarood of ultraviolet als we deze niet kunnen zien. Blijven dergelijke kleuren onzichtbaar of interpreteert ons brein dit als een andere kleur? Dat ligt eraan om welke kleur het gaat. Een paardenbloem is voor een mensenoog egaal geel, maar door de ogen van een vlinder hebben de buitenste randen van de bloemblaadjes een ultraviolette kleur. Het ultraviolet is voor ons onzichtbaar, maar we zien het als geel. Blauwgeel zal voor een groene tint doorgaan en roodgroen voor een bruine.

Experiment en handleiding voor het zien van verborgen kleuren

Maar zoals beloofd, willen we onze lezers de kans geven óók de kleuren blauwgeel en roodgroen te zien. Dr. Goossens is zo goed geweest 2 vlakken te componeren met 4 kleuren. Precies als de zenuwbanen naar onze hersenen. Het blauw is net zo helder als het geel en het rood net zo helder als het groen. Wil je blauwgeel of roodgroen zien?

De verboden kleur blauwgeel.

Ga dan met je neus óp het blauwgele vlak op je scherm zitten. Je neus op de scheidingslijn. Blijf staren naar de lijn tussen blauw en geel. Als je wilt, kun je proberen je ogen wat van het scherm af te bewegen, maar blijf naar de lijn kijken. Als het goed is, vervaagt de lijn en lopen de blauw en geel in elkaar over! En voila: je ziet een heel heldere, felle kleur die maar moeilijk te omschrijven is! Herhaal dit voor het vlak groenrood. Kun jij blauwgeel zien? Of groenrood? Of misschien wel beiden?

De verboden kleur roodgroen.

Of het aan onze kegeltjes ligt of aan onze hersenen, sommige kleuren zullen voor de meeste stervelingen nooit te zien zijn. Maar onder de juiste omstandigheden lijkt het een enkeling dus wel gegeven.

Gepubliceerd op 7 juli 2023

Bronnen: Seeing Forbidden Colours door Brian Tsou & Vincent Billock - dr. J. Goossens, Radboud Universiteit - dr. C. van der Kooi, Rijksuniversiteit Groningen

Net binnen