Har du någonsin haft en supermakt? Något du kan ringa när du behöver det, för att ge dig extra information om världen? Okej, det är inte röntgensyn, men dina ögon har förmågor som du kanske inte är medvetna om.

Vi är alla bekanta med färg och ljusstyrka, men det finns en tredje egenskap av ljus - "polariseringen" som berättar orienteringen i vilken ljusvågor svänger. Djur, som bin och myror, använder polarisationsmönstren i himlen som navigationshjälpmedel. Men få människor, även i det vetenskapliga samfundet, är medvetna om att människor kan uppfatta ljusets polarisering med blotta ögat.

In forskning vi har just publicerat i Proceedings of the Royal Society B, vi använde ett experiment som ursprungligen utformades för att testa visuella förmågor hos bläckfisk och bläckfisk för att undersöka vår mänskliga förmåga att uppfatta detta polariserade ljus.

Vi använder redan polariserat ljus

Tänk dig att ett hopptåg är en ljusvåg som reser genom rymden. Om du flyttar repet från sida till sida, är vågan du gör horisontellt polariserad. Men om du skakar det upp och ner skapar du en vertikalt polariserad våg. I allmänhet är ljus en blandning av polarisationer, men ibland - till exempel i delar av himlen, på din dator och i reflektioner från vatten eller glas - svänger en stor andel av vågorna i samma orientering. Detta ljus beskrivs som starkt polariserat.

Du kommer troligen att ha stött på teknik som är byggd runt polariserat ljus tidigare. Till exempel "Polaroid" solglasögon arbeta med blockerar ut polariserat ljus som återspeglas från glänsande ytor som bilbonnor eller vattenytan. Detta är möjligt eftersom ljus som reflekteras i våra ögon från horisontella ytor är horisontellt polariserat och solglasögonen har en struktur som ett staket, så att de bara släpper in vertikalt polariserade svängningar och blockerar de horisontellt polariserade ljusreflektionerna. Polariserat ljus är kärnan i moderna 3D-filmer och LCD-skärmar, smarta telefoner och tabletter.

Så om polariserat ljus faktiskt är ganska vanligt utomhus, i ditt hem och på ditt kontor - hur kom du inte märke till något speciellt innan nu?

Haidinger borstar

Människor upplever polariserat ljus med hjälp av "Haidinger's brushes", en subtil visuell effekt som framträder som en gul båge i vinkel mot polarisationsvinkeln. Du kan också se en blåaktig båge i rät vinkel mot den gula. Effekten härstammar från ögat och är inte en bild av ett riktigt externt föremål, så Haidinger borstar vanligtvis blinkar om några sekunder när din hjärna behandlar dem. Detta är en av anledningarna till att få personer märker dem dagligen och varför de tidigare varit ganska svåra att studera.

Genom att använda LCD-skärmar som ständigt kan uppfriska effekten kunde vi göra de första mätningarna av dynamiken hos Haidinger-borstarna, vilket bekräftar förutsägelsen att vissa individer skulle uppleva böjningens orientering till "flip-flop" som polarisationen vinkeln roteras.

Våra resultat visar att ditt hornhinna kan dramatiskt påverka hur du uppfattar polariserat ljus. Eftersom hornhinnans optiska egenskaper varierar mellan individer, kan detta också förklara varför människor ofta rapporterar sin erfarenhet att se Haidinger borstar annorlunda.

För att se Haidinger borstar själv, titta på en blank vit del av en LCD-skärm på en dator, surfplatta eller telefon. Luta huvudet från sida till sida och svaga gula och blåa bågar, något större än tummen, ska bli synliga. Med träning kan du se dem i de blå delarna av himlen vid 90 grader från solen, särskilt vid soluppgång och solnedgång.

Skylight polarisationsmönster, som orsakas av ljusspridning i atmosfären, är sådana att den gula böjens långaxel kommer att peka ungefär mot solen.

Vad som händer i hjärnan

In tidigare studier LCD-skärmar har använts för att testa polarisationskänsligheten i vattenlevande organismer. Vår studie undersökte gränserna för mänsklig polariseringskänslighet och utvecklade specialfilter för att variera procentandelen polariserat ljus som når ögat från 0% till 100%.

Detta var att fastställa den minsta procentuella polarisationen vid vilken Haidinger borstar kunde detekteras. Bland 24-personer var medelvärdet för polarisationskänslighet 56%. Vissa människor kunde fortfarande se Haidinger borstar när ljuset var mindre än 25% polariserat - inte riktigt lika bra som bläckfisk, men fortfarande bättre än alla andra ryggradsdjur som testats hittills.

Förmågan att se Haidinger borstar orsakas av cirkulärsymmetrisk organisering av karotenoidpigment i makulaen (ett område som täcker och skyddar den centrala delen av näthinnan). Blått ljus som svänger parallellt med dessa pigmentmolekyler absorberas starkt. Vitt ljus, som är utarmat i blått, verkar gult, vilket förklarar den gula böjningseffekten. De blåa delarna av penslarna antas genereras av hjärnan som svar på den oväntade närvaron av gul.

Kan det vara möjligt att använda våra polarisationsbefogenheter för gott? Risken för förvärv åldersrelaterad makuladegeneration har tidigare varit associerad med låg karotenoid pigmentdensitet i makula.

Eftersom AMD för närvarande är den ledande orsaken till blindhet i den utvecklade världen och att hitta en tidig diagnosindikator för detta innan en faktisk synförlust uppstår är en forskningsprioritet. Det är vårt hopp att polariseringskänsligheten skulle kunna användas för att undersöka och i slutändan övervaka eventuella förändringar i organisationen av pigmenten som sker i de tidiga stadierna av detta degenerativa ögonläget. Mer arbete behövs för att bedöma den medicinska potentialen hos dessa typer av test.

Haidinger borstar ger också en demonstration av ljusets fysik och anatomin hos det mänskliga ögat. Genom att ta bort polaroidskiktet från en gammal LCD-skärm kan du göra din egen förenklade version av vårt test; Svarta och vita bokstäver blir till kontrasterande polarisationsvinklar när polarisationsfilmen är borttagen.

vid en senaste vetenskapsfestivalen Jag försökte få folk att ta ett "bläckfisk ögontest" genom att läsa de dolda bokstäverna med hjälp av sin polarisations känslighet ensam. Det gick ner en storm, förutom med en liten pojke, som var rädd för den medföljande bläckfiskhuvudet. Tiden att jobba på en mindre skrämmande superdräkt.

Om författaren

Juliette McGregor är forskarassistent vid University of Leicester. Hennes forskningsintressen är olika, men är centrala för biologisk bildbehandling, både när det gäller utveckling av nya bildtekniker för biologisk användning och metoder för bildbehandling i naturen (vision!). Detta arbete ligger mycket i gränssnittet mellan fysik och biologi.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.