色觉（色觉异常）

一目了然的要点

1. 色觉概述

色觉（color vision）是人类视觉感知的重要组成部分。视网膜中的三种锥体细胞（S锥体、M锥体、L锥体）吸收不同波长的光，通过比较处理这些信号来感知颜色。大多数哺乳动物为二色型色觉，而灵长类因X染色体上M锥体和L锥体基因的重复和分化，获得了三色型色觉。

色觉异常（color vision deficiency）是指色觉出现异常的状态。可分为先天性色觉异常和后天性色觉异常。

先天性色觉异常：由遗传导致的锥体视蛋白异常引起。为双眼性、非进行性，终生感觉不变。
后天性色觉异常：指由视网膜疾病、视神经疾病、大脑病变等后天原因引起的所有色觉障碍。即使原发病为先天性，也归类为后天性色觉异常。

先天性红绿色觉异常的频率存在人种差异，白人男性为6~~8%，日本男性约为5%，女性约为0.2%。黑人男性为2~~4%，略低。非洲整体的荟萃分析报告患病率为2.71%³⁾。北欧男性高达8%，被认为是全世界最常见的单基因疾病之一⁴⁾。

日本自2003年起，小学的色觉检查改为自愿实施，导致不了解自身色觉异常而成长的案例增加。此后，根据2014年文部科学省的通知，学校再次积极开展色觉检查和相关关怀。

Q 先天性色觉异常的发生频率是多少？

日本男性约为5%，女性约为0.2%。白人男性为6~8%，频率更高。女性携带者估计约为10%。

2. 主要症状与临床所见

自觉症状

先天性色觉异常的最大特征是患者很少自觉颜色误认。由于感觉是与生俱来的，本人难以察觉颜色的差异。在以下条件下容易发生颜色误认。

当颜色面积较小时
当饱和度较低时
当照明较暗或高速移动时
当注意力分散时

幼儿期容易混淆颜色，但随着经验积累，误认频率会随成长而减少。

后天性色觉异常者因有正常色觉的记忆，常能自觉色觉变化。多伴有视力障碍和视野障碍，这些对生活的不便程度通常大于色觉障碍本身。

全色盲（杆体单色视）表现为以下症状：

视力下降：0.1以下
畏光（眩光）：在明亮处明显
昼盲：在暗处反而视力较好
先天性眼球震颤：注视近处时倾向于减轻

随着成长，畏光和眼球震颤常会改善。

临床所见（医生检查时确认的所见）

先天性红绿色觉异常的颜色觉特性：在二色觉中，正常色觉下不同的颜色看起来相似，产生混淆色。CIE色度图上的混淆色轨迹具有特征性。

1型二色觉：中性点约在495nm。相对视敏度偏向短波长侧，红色被感知为暗色。
2型二色觉：中性点约在500nm。相对视敏度接近正常色觉。
3型二色觉（先天性蓝黄色觉异常）：中性点位于570nm附近。混淆轴与蓝黄轴一致。

后天性色觉异常的临床所见具有以下特征。

与原发病的加重或缓解平行变化
仅单眼，或双眼程度存在差异
视网膜、视神经疾病初期倾向于表现为后天性蓝黄色觉异常

大脑性色觉异常患者主诉视野呈单色、饱和度下降发灰等。易合并面容失认和地理性定向障碍。常伴有同向偏盲（多为上1/4偏盲）。

全色盲的检查所见：视网膜电图（ERG）显示锥体反应异常。Panel D-15检查显示暗视轴。鉴别杆体单色觉与S锥体单色觉时，特殊S锥体视网膜电图有用。

Q 全色盲与红绿色觉异常如何区分？

全色盲患者的锥体视网膜电图显示异常，并伴有先天性眼球震颤、畏光和显著视力下降。红绿色觉异常患者的视力和视野正常，视网膜电图也正常。

3. 原因与风险因素

先天性

先天性红绿色觉异常：X连锁隐性遗传。L基因和M基因位于X染色体长臂Xq28。由于基因高度同源（98%），容易发生不等交换。

先天性蓝黄色觉异常：常染色体显性遗传。S锥体视色素基因位于第7染色体（7q22-qter）。非常罕见，发病率为1/13,000至1/65,000。

全色盲（杆体单色视）：常染色体隐性遗传。发病率约为1/30,000。已鉴定出CNGA3、CNGB3等6个致病基因¹⁾。

后天性

视神经疾病：视神经炎、球后视神经病变、Leber遗传性视神经病变、显性遗传性视神经萎缩（表现为蓝黄色觉异常）。

视网膜疾病：糖尿病视网膜病变、视网膜色素变性、年龄相关性黄斑变性、中心性浆液性脉络膜视网膜病变、锥体营养不良。

其他：青光眼、白内障、药物性（西地那非、地高辛）、大脑病变、心因性。

根据科尔纳法则（Kollner’s rule, 1912），视网膜和黄斑病变倾向于引起蓝黄色觉异常，而视神经病变则倾向于引起红绿色觉异常。但目前认为，视网膜和视神经疾病在早期通常都表现为后天性蓝黄色觉异常。

以下列出典型的药物性色觉变化。

西地那非：轻度抑制磷酸二酯酶6，导致cGMP蓄积，妨碍锥体细胞的超极化。引起一过性蓝视症（cyanopsia），停药后数小时至数天恢复。
地高辛：抑制视网膜光感受器的Na-K ATP酶，引起黄视症（xanthopsia）。

Q 有没有后天引起色觉异常的药物？

西地那非可引起一过性蓝视症，地高辛可引起黄视症。两者均源于对视网膜光感受器的药理作用。具有视神经毒性的药物也可能导致后天性色觉异常。

4. 诊断与检查方法

色觉异常的检查根据目的不同而区分使用。检测先天性色觉异常时，需组合使用多种筛查用假同色表。确诊则需要异常色觉镜。

假同色表（伪等色表）

利用混色理论的检查表，是最常见的色觉筛查方法。

石原色觉检查表：对先天性红绿色觉异常的检测效果优异。使用国际版38表。检出率高，但分类表的型判定精度较低。
SPP标准色觉检查表第1部：用于先天性异常。检测表10表中，正确回答8表以上判定为正常色觉。分类表的精度高于石原表。
SPP标准色觉检查表第2部：用于后天异常。重点检测蓝黄色异常。单眼分别检查。

假同色表仅用于筛查，不得仅凭此表判定异常类型和程度。

色盲镜

基于Rayleigh匹配原理的检查仪器，将红光（671nm）和绿光（546nm）的混合光与黄光（589nm）的单色光进行匹配。是唯一能对先天性色觉异常的异常类型和程度进行确诊的检查仪器。由于不涉及S锥体，不能用于3型色觉的诊断。

色相排列检查

Panel D-15：将15个色板按色阶排列。适用于推测职业适应性。检查时间3～5分钟。
100色相测试：排列85个色块。通过混乱角、C指数、S指数进行评估。检查时间15～20分钟。总偏差的正常上限因年龄层而异，20多岁为50～90，50多岁约为160。

其他检查

灯笼测试：与信号灯识别相关的职业适应性测试。JFC灯笼使用红、绿、黄三种颜色的光。
红色饱和度降低测试：比较左右眼对红色感知的床旁检查。对评估视神经病变有用。
剑桥颜色测试（CCT）：计算机化的假同色测试。可定量评估先天性和后天性色觉异常，对早期后天性色觉异常检测具有高灵敏度²⁾。

主要色觉检查方法的特点总结如下。

检查方法	主要用途	检查时间
石原表	红绿色异常筛查	5～10分钟
色盲检查镜	确诊（类型·程度）	约30分钟
Panel D-15	程度判定·职业适应性	3~5分钟
100色相测试	颜色辨别能力的定量评估	15~20分钟
CCT	先天性和后天性的定量评估	5～20分钟

Q 仅凭石原表能否确诊色觉异常？

石原表是检测红绿色觉异常的高灵敏度筛查检查，但分型精度较低。确诊需要异常色觉镜。此外，石原表无法检测蓝黄色觉异常（3型色觉）。

5. 标准治疗方法

先天性色觉异常

目前尚无针对先天性色觉异常的根治性治疗方法。治疗的核心是咨询和社会支持。

咨询：通过具体例子说明颜色误认的特征。对于儿童，告知其日常生活基本无问题，使其安心。对于10岁后半的青少年，指导其充分认识颜色误认并采取应对措施。
避免颜色误认的原则：基本原则是不通过颜色来区分。利用形状、位置、标签等颜色以外的线索。
职业指导：在需要精细颜色识别的职业中可能会产生障碍。根据工作内容和限制情况提供建议。

对于全色盲的症状管理，使用遮光镜片或有色隐形眼镜以减轻畏光。有报告称红色镜片有助于缓解畏光¹⁾。但无法改善色觉本身。

后天性色觉异常

后天性色觉异常只是原发疾病的继发性改变，因此治疗应针对原发疾病。色觉检查可作为病情和病程的参考指标。

6. 病理生理学·详细发病机制

光感受器转换级联

锥体细胞中的光感受器转换过程如下：光子诱导与视蛋白（G蛋白偶联受体）结合的11-顺式视黄醛发生光异构化。转化为全反式视黄醛后，视蛋白构象改变，激活G蛋白（转导素）。激活的转导素刺激磷酸二酯酶（PDE），促进cGMP分解。cGMP浓度降低导致cGMP门控阳离子通道关闭，光感受器细胞超极化¹⁾。

在暗处，一定浓度的cGMP使通道保持开放状态，阳离子内流（暗电流）使光感受器细胞去极化。光刺激终止暗电流，减少谷氨酸释放。

色觉的神经处理

颜色信息通过视网膜神经节细胞传递至外侧膝状体（LGN）。

L锥体·M锥体信息：通过侏儒细胞传递至LGN的小细胞层（parvocellular layers）。红绿对立在此编码。
S锥体信息：通过小双极细胞传递至LGN的颗粒细胞层（koniocellular cells）。反映蓝黄对立。

LGN之后，信息传递至枕叶的V1、V2、V4皮质区域。V4区域存在许多参与颜色处理的细胞。腹侧枕叶皮质的损伤可能导致完全性大脑性全色盲，而枕颞叶的损伤可能导致偏侧全色盲⁵⁾。

在颜色知觉中，以下原理非常重要：

单变量原理（principle of univariance）：单一的光感受器色素无法确定光子的波长。颜色辨别需要不同光感受器的相对输入。
颜色恒常性（color constancy）：即使照明条件变化，人类也能恒定地感知物体的颜色。这涉及局部光感受器活性的比率。

全色盲的遗传基础

全色盲（杆体单色视）的致病基因已鉴定出6种¹⁾。

主要基因

CNGA3（2q11.2）：CNG通道α亚基。约占所有病例的25%。

CNGB3（8q21.3）：CNG通道β亚基。最常见，约占50%。

GNAT2（1p13.3）：视锥细胞特异性G蛋白α亚基。约占1.7%。

罕见基因

PDE6C（10q23.33）：PDE催化α亚基。约占2.4%。

PDE6H（12p12.3）：PDE抑制性γ亚基。约占0.3%。

ATF6（1q23.3）：参与内质网应激反应的转录因子。<2%。

CNGA3和CNGB3的突变导致CNG通道功能丧失，从而停止视锥细胞的光感受器转换级联反应。有报道称，GNAT2突变患者可保留部分色觉¹⁾。

红绿色觉异常的分子机制

L锥体视蛋白基因（OPN1LW）和M锥体视蛋白基因（OPN1MW）均串联排列在X染色体Xq28上。这两个基因具有98%以上的核苷酸序列同源性，由于不等交换，频繁形成杂交基因。决定光谱吸收特性差异的主要是外显子5的第277位和第285位氨基酸残基。

7. 最新研究与未来展望（研究阶段报告）

全色盲的基因治疗

全色盲的所有致病基因编码序列均在2600碱基对以下，可装载入AAV载体。目前，针对CNGA3和CNGB3的多项I/II期临床试验正在进行中¹⁾。

主要临床试验的概要如下所示。

试验ID	靶基因	载体	实施国家
NCT02610582	CNGA3	rAAV8	德国
NCT02935517	CNGA3	AAV2tYF	美国·以色列
NCT03001310	CNGB3	AAV8	英国

Fischer等人（2020）在NCT02610582试验中报告了AAV8.CNGA3视网膜下注射的安全性和功能改善。治疗一年后观察到视力、对比敏感度和色觉改善，患者报告结局也证实了颜色辨别能力的提高¹⁾。

Michaelides等人（2023）在NCT03001310试验中，对11名成人和12名儿童给予AAV8-hCARp.hCNGB3。安全性在可接受范围内，部分受试者表现出光敏感度和视觉相关生活质量的改善¹⁾。

红绿色觉异常的治疗方法

Mancuso等人（2009）向成年红绿色觉异常灵长类动物引入第三种视蛋白，证实了获得三色视觉。这一结果表明，即使不经过早期发育阶段，三色视觉也可能形成¹⁾。

然而，基因治疗是否使实验动物能够“感知”新的颜色尚未得到证实，应用于人类临床仍面临挑战¹⁾。

视觉辅助器具

色觉矫正眼镜（如Enchroma）利用多级陷波滤光片去除红绿波长重叠，但CAD检查未显示症状显著改善¹⁾。有色隐形眼镜（如含金纳米颗粒的水凝胶）的开发也在进行中，但均处于研究阶段。

人工色觉设备

未来，通过向视网膜、视神经和视觉皮层植入电极来实现人工色觉的技术正在研究中⁵⁾。目前仅能再现低分辨率的黑白视觉，尚未实现受控的色觉再现。

8. 参考文献

Yang Z, Yan L, Zhang W, Qi J, An W, Yao K. Dyschromatopsia: a comprehensive analysis of mechanisms and cutting-edge treatments for color vision deficiency. Front Neurosci. 2024;18:1265630.
Costa MF, Henriques LD, Souza GS. An integrative review for clinical evaluation of color vision: The right test for the right disease. J Curr Ophthalmol. 2024;36:355-64.
Tilahun MM, Sema FD, Mengistie BA, Abdulkadir NH, Jara AG. Prevalence of color vision deficiency in Africa: Systematic review and meta-analysis. PLoS ONE. 2024;19(12):e0313819.
Almustanyir A. A global perspective of color vision deficiency: Awareness, diagnosis, and lived experiences. Healthcare. 2025;13:2031.
Zhang B, Zhang R, Zhao J, Yang J, Xu S. The mechanism of human color vision and potential implanted devices for artificial color vision. Front Neurosci. 2024;18:1428565.