你的血管是怎麼變藍的_風聞
观察者网用户_241334-2020-07-17 09:21
提到靜脈，絕大多數人握拳看向手臂內側都能看到激凸的藍色血管，甚至於絕大多數的生物教科書也在使用藍色進行標識，但這是一個經典的「認知誤區」。
事實上靜脈血液僅比動脈血暗淡少許，那麼闡明流淌着暗紅血液的靜脈血管為何在肉眼中顯示出藍色，就是我們今天要講述的主題。
－文字稿－
在過去的節目中，我們講述過血液顏色的由來，絕大多數脊椎動物的血液顏色都源於血紅蛋白，動脈血中血紅蛋白結合更多氧分子，成鮮紅色，而完成氣體交換的靜脈血則呈現出暗紅色。但流淌着暗紅血液的靜脈血管為何在肉眼中顯示出藍色，原因不僅取決於血管結構的光學特性，也依賴人腦的色覺形成機制。
我們都知道，物體的顏色來自其原子、分子結構與光的相互作用，除開不同色温的發光源，物體的顏色首先取決於反射了什麼光，香蕉看起來是黃色的，因為它的結構正在吸收除黃色以外的所有可見光頻率。
而實驗表明，在皮下深度不到0.2mm時，血管可以看作直接處在白光下，因而也能夠反映其真實顏色——紅色。比如耳朵外緣的毛細血管，這些極細的血管都在相當淺的皮下，顏色就是紅的。
但這種現象會根據血管的深度、厚度、含氧量等因素髮生變化，其中靜脈血管在皮下較深處，光穿透人體表皮之後，就會發生瑞利散射，藍光這樣的短波長光，穿透能力差，傳播過程中朝四面八方的散射比紅光這樣的長波光快得多。
而皮下不同區域密度的微小變化會使得藍色光比紅色光更容易散射，因此越往深處，越多的藍光被散射掉，到達靜脈血管的可見光就越偏紅。到達靜脈血管的藍光少了，血管吸收的紅光相對藍光更多，也就使血管呈現藍色或者青綠色。
而除開深度的考量，血管越粗，這個現象也越明顯。一個可能的解釋是，超過一定深度，由於入射光中的短波穿透能力差，導致反射的短波光，主要由靠近人眼這一側的管壁反射而來，因而不會被血管吸收。而長波反射光則不同，它有相當一部分是由穿透血管而從另一側管壁反射回來的光構成，被血液吸收、散射掉的就很明顯了。
可儘管如此，通過取色我們發現，無論是靜脈還是周圍的皮膚，紅光在反射光中比例都高於藍光，而靜脈區域雖有降低，也還是以它居多，在光學上不應該是人們所見的藍色或者青綠色。要理解其中緣由，還需考慮人類的色覺形成機制。
除了視網膜的三種視錐細胞，預測人類血管顏色的神經算法中，必須考慮一種叫顏色恆常性（color constancy）的視覺處理機制，才能得出符合感知的「青綠色」、「藍色」結果。「顏色恆常性」能解決這樣一個問題：對於藍光照到白色物體，白光照到藍色物體這兩個情境，我們依然能輕易分辨出前者為白色，後者為藍色。
例如大腦參考了環境中的藍光，我們依舊能分辨出這張圖片中的禮盒是紅色，但如果沒有整體環境光源的指示，我們就會把原本的紅色識別成紫色。
研究證實，大腦皮層中有專門的神經元（double-opponent cells）負責完成這項工作。它們判斷視野裏存在的立體形狀和反射平面，進而從整體上「猜測」相應物體是在什麼照明條件下——比如陰影還是亮光，黃光還是白光。然後再從視野的每一個區域裏去除掉這個照明條件，最終得出物體的真實顏色。
色恆常是一個方便我們生存的有效系統，但它也有一個弱點：容易被極端的照明條件欺騙，形成錯覺。2015 年初，曾火爆於社交媒體的一張黑藍色裙子照片，讓不少死活認為它是白金色 的人產生了「存在的絕望」。
就是因為此時由於整個環境的照明情況，照片的白平衡沒能被相機正確捕捉，正好處在「有明亮的黃光照射」和「整個處在陰影下」的模糊之處，就讓很多人都判斷錯了顏色。
所以，一個點的顏色不光是由自身的反射光決定，還要考慮它的相鄰區域。 「藍血」正是因為血管與其相鄰區域在毫米以下的尺度上「嵌」在一起，它們彼此反射光組成的不同會對大腦的色恆常處理構成強烈的干擾，讓色覺處理機制將其識別成了藍色。
不過在自然界中藍色血液也確實存在，例如軟體動物門的烏賊、節肢動物門的鱟（hòu），他們的血液中結合氧氣的血藍蛋白含有銅離子，於是呈現出藍綠色。其中作為節肢動物的鱟擁有開管式循環系統，血液直接與細胞組織接觸，更容易被外界細菌侵染。
而鱟的血液對革蘭氏陰性細菌的內毒素格外敏感，在檢測到細菌入侵時會迅速釋放一種凝結素，促使局部血液凝結抵抗細菌的進一步侵入。這一現象在1956年首次被生物學家弗雷德裏克·邦（Frederik Bang）記載，後續隨着研究的不斷深入，鱟的藍血也就成為了內毒素檢測鱟試劑（Limulus Amebocyte Lysate）的原料。
但人類社會語境下的「藍血」則與上述毫無關係，反而帶有強烈的種族色彩與階級觀念。這一詞主要起源於西班牙語，用來描述那些擁有蒼白皮膚，使得藍色血管格外醒目的貴族階級。
英國歷史學家羅伯特·萊西（Robert Lacey）認為這是西班牙貴族用膚色證明自己的血統未被其他種族污染，源於中世紀歐洲基督教國家與阿拉伯地區伊斯蘭國家之間的衝突。與擁有科研價值的鱟血相比，這可以説是相當無趣了。