你的血管是怎么变蓝的_风闻
观察者网用户_241334-2020-07-17 09:21
提到静脉，绝大多数人握拳看向手臂内侧都能看到激凸的蓝色血管，甚至于绝大多数的生物教科书也在使用蓝色进行标识，但这是一个经典的「认知误区」。
事实上静脉血液仅比动脉血暗淡少许，那么阐明流淌着暗红血液的静脉血管为何在肉眼中显示出蓝色，就是我们今天要讲述的主题。
－文字稿－
在过去的节目中，我们讲述过血液颜色的由来，绝大多数脊椎动物的血液颜色都源于血红蛋白，动脉血中血红蛋白结合更多氧分子，成鲜红色，而完成气体交换的静脉血则呈现出暗红色。但流淌着暗红血液的静脉血管为何在肉眼中显示出蓝色，原因不仅取决于血管结构的光学特性，也依赖人脑的色觉形成机制。
我们都知道，物体的颜色来自其原子、分子结构与光的相互作用，除开不同色温的发光源，物体的颜色首先取决于反射了什么光，香蕉看起来是黄色的，因为它的结构正在吸收除黄色以外的所有可见光频率。
而实验表明，在皮下深度不到0.2mm时，血管可以看作直接处在白光下，因而也能够反映其真实颜色——红色。比如耳朵外缘的毛细血管，这些极细的血管都在相当浅的皮下，颜色就是红的。
但这种现象会根据血管的深度、厚度、含氧量等因素发生变化，其中静脉血管在皮下较深处，光穿透人体表皮之后，就会发生瑞利散射，蓝光这样的短波长光，穿透能力差，传播过程中朝四面八方的散射比红光这样的长波光快得多。
而皮下不同区域密度的微小变化会使得蓝色光比红色光更容易散射，因此越往深处，越多的蓝光被散射掉，到达静脉血管的可见光就越偏红。到达静脉血管的蓝光少了，血管吸收的红光相对蓝光更多，也就使血管呈现蓝色或者青绿色。
而除开深度的考量，血管越粗，这个现象也越明显。一个可能的解释是，超过一定深度，由于入射光中的短波穿透能力差，导致反射的短波光，主要由靠近人眼这一侧的管壁反射而来，因而不会被血管吸收。而长波反射光则不同，它有相当一部分是由穿透血管而从另一侧管壁反射回来的光构成，被血液吸收、散射掉的就很明显了。
可尽管如此，通过取色我们发现，无论是静脉还是周围的皮肤，红光在反射光中比例都高于蓝光，而静脉区域虽有降低，也还是以它居多，在光学上不应该是人们所见的蓝色或者青绿色。要理解其中缘由，还需考虑人类的色觉形成机制。
除了视网膜的三种视锥细胞，预测人类血管颜色的神经算法中，必须考虑一种叫颜色恒常性（color constancy）的视觉处理机制，才能得出符合感知的「青绿色」、「蓝色」结果。「颜色恒常性」能解决这样一个问题：对于蓝光照到白色物体，白光照到蓝色物体这两个情境，我们依然能轻易分辨出前者为白色，后者为蓝色。
例如大脑参考了环境中的蓝光，我们依旧能分辨出这张图片中的礼盒是红色，但如果没有整体环境光源的指示，我们就会把原本的红色识别成紫色。
研究证实，大脑皮层中有专门的神经元（double-opponent cells）负责完成这项工作。它们判断视野里存在的立体形状和反射平面，进而从整体上「猜测」相应物体是在什么照明条件下——比如阴影还是亮光，黄光还是白光。然后再从视野的每一个区域里去除掉这个照明条件，最终得出物体的真实颜色。
色恒常是一个方便我们生存的有效系统，但它也有一个弱点：容易被极端的照明条件欺骗，形成错觉。2015 年初，曾火爆于社交媒体的一张黑蓝色裙子照片，让不少死活认为它是白金色 的人产生了「存在的绝望」。
就是因为此时由于整个环境的照明情况，照片的白平衡没能被相机正确捕捉，正好处在「有明亮的黄光照射」和「整个处在阴影下」的模糊之处，就让很多人都判断错了颜色。
所以，一个点的颜色不光是由自身的反射光决定，还要考虑它的相邻区域。 「蓝血」正是因为血管与其相邻区域在毫米以下的尺度上「嵌」在一起，它们彼此反射光组成的不同会对大脑的色恒常处理构成强烈的干扰，让色觉处理机制将其识别成了蓝色。
不过在自然界中蓝色血液也确实存在，例如软体动物门的乌贼、节肢动物门的鲎（hòu），他们的血液中结合氧气的血蓝蛋白含有铜离子，于是呈现出蓝绿色。其中作为节肢动物的鲎拥有开管式循环系统，血液直接与细胞组织接触，更容易被外界细菌侵染。
而鲎的血液对革兰氏阴性细菌的内毒素格外敏感，在检测到细菌入侵时会迅速释放一种凝结素，促使局部血液凝结抵抗细菌的进一步侵入。这一现象在1956年首次被生物学家弗雷德里克·邦（Frederik Bang）记载，后续随着研究的不断深入，鲎的蓝血也就成为了内毒素检测鲎试剂（Limulus Amebocyte Lysate）的原料。
但人类社会语境下的「蓝血」则与上述毫无关系，反而带有强烈的种族色彩与阶级观念。这一词主要起源于西班牙语，用来描述那些拥有苍白皮肤，使得蓝色血管格外醒目的贵族阶级。
英国历史学家罗伯特·莱西（Robert Lacey）认为这是西班牙贵族用肤色证明自己的血统未被其他种族污染，源于中世纪欧洲基督教国家与阿拉伯地区伊斯兰国家之间的冲突。与拥有科研价值的鲎血相比，这可以说是相当无趣了。