Varför är dina ådror blå?

När någon frågar frågan "Varför är vener blå?" är ett troligt svar att de är blå eftersom blodet i venerna är syrefattigt. Det är sant att venösa blodkärl bär en lägre koncentration av syre än sina motsvarigheter i arteriell, detta är inte orsaken till deras blå utseende i huden. Fortfarande, när någon svarar alltid veins-are-blue-because-they're-deoxygenated argumentet med konstaterandet att "Jag har aldrig sett blått blod innan" kan man sedan höra något mer sofistikerad klingande men alltmer långsökt påståendet att vi någonsin inte iakttar blått blod eftersom det oxideras omedelbart vid kontakt med luft. (Kolla in dessa skönheter från Yahoo Answers att bevittna dessa argument själv.)
Fel. Blod är aldrig blå. Någonsin. Perioden. (Och detta är ett utmärkt exempel på varför du bör aldrig svälja information från Yahoo Answers okritiskt.)
Den ljusa röda färgen av arteriellt blod härstammar från en komplex som bildas mellan hemoglobin, järn och syre. Detta komplex absorberar främst högre energi (kortare våglängd) blått och grönt ljus, lämnar bakom främst bara röda våglängder för våra ögon att upptäcka. Även när blodet är i stort sett slut av syre, det är dock aldrig blå: det är mer av en djupt rödbrun färg. Och även om jag inte har deltagit i en operation själv, de som har (inklusive min flickvän, veterinärmedicinska student) försäkra mig om att i kirurgi, åder inom kroppen inte visas blå heller. Så, är inte bara blod inte blå, vener på egen hand är inte heller. "Blå ådror", då är ett fenomen unikt för huden.
Så, vad händer här?

Det mest omfattande svar som jag har kunnat hitta kommer från ett papper av Kienle et al. publicerade över tolv år sedan i tidskriften tillämpad optik och rätt "Varför vener visas blå? En ny titt på en gammal fråga". Baserat på resultaten av författarna, tre skäl dyka upp på blå utseendet av vener i huden. Två första är fysiska och stamceller direkt från sättet på vilket ljus interagerar med blod (hur det absorberas) och med huden (i detta fall, hur ljuset reflekteras). Den sista anledningen är psykologiskt, behandlar där vår hjärna bearbetar information relativt för att generera färgseende. (Greg Laden slags antydde en del av detta nyligen på sin blogg).
Eftersom uppsatsen i fråga är en studie i optik, är det långt utanför mitt område av expertis. Så, ifall du ville ha en djupgående teknisk kritik av sin metod, du kommer inte att hitta det här. Dock kan jag ge dig en grundläggande Sammanfattning av tidningens stora resultat. Och sedan, om du fortfarande har lust (och förmåga) att utforska ämnet mer ingående, du kan analysera igenom pappret själv.
För att tackla detta problem, mätt författarna hur mycket ljus av olika våglängder reflekterades från båda riktiga blood vessels i hud och imitation fartyg i en hud-liknande miljö, med en sofistikerad teknik som gav dem rumsligt löst mätningar. Syntetiska fartyget (vilket var ett kapillärrör fylls med blod och placeras i ett milky ämne med optiska egenskaper liknar hud) tillät författarna att experimentera med en mängd olika parametrar (särskilt fartyg djup och diameter), och de var sedan validera resultaten av mätningar på faktiska fartyg i huden. Med hjälp av denna uppsättning, kunde de Visa att de optiska egenskaperna av hud och blod (i kombination med påverkan av relativa färgseende) förklara varför vener i huden visas blå, trots faktiskt inte att blå.
Hud absorberar inte mycket ljus på varje våglängd, vilket gör det ser vitt (beroende på hur mycket melanin är närvarande, kurs-att denna diskussion bara verkligen relevant för människor med ljusare hy). Blod, å andra sidan, absorberar ljus av alla våglängder (men mindre i den röda delen av spektrat). Blått ljus tränger dock inte huden samt rött ljus. Om ett fartyg är nära ytan av huden, nästan alla blå ljus absorberas av fartyget, så även om bara ca 1/4 av det röda ljuset reflekteras, handlar förhållandet mellan rött ljus reflekteras till blått ljus reflekteras om 10:1. Detta fartyg visas i rött.
Om fartyget är djupare (ca 0,5 mm eller mer), inte som mycket blått eller rött ljus kommer att absorberas. Allt kommer att detta vara mer uttalad på blått ljus än på rött ljus eftersom blått ljus inte tränga igenom huden mycket väl (förhållandet mellan rött ljus reflekteras till blått ljus återspeglas handlar om 3:2 eller mindre). Detta är fallet för "blå venerna" observerats i huden. När fartyget är djupt nog, men kommer inte det ses alls, som ljus av alla våglängder kommer att återspeglas innan det kan interagera med blod.
Perplexingly, visas detta 0,5 mm djup fartyg blå trots återspeglar något mer rött ljus än blått ljus. Detta är där relativa färgseende kommer in. Omgivande hud avspeglar mer rött ljus än blått ljus (med en andel av ca 5:3), och det absorberar inte så mycket av dessa typer av ljus som ett blodkärl gör. Eftersom visionen påverkas delvis av relativ uppfattning, om något lila placeras bredvid något rött, visas lila objektet blå.
Inget av detta, tar dock upp frågan om varför vener specifikt visas blå. För att besvara den här, kan jag lyckligtvis återigen lita på expertisen som Meredith, min veterinär student flickvän. Anledningen till varför endast vener visas blå är att venerna är de enda fartyg vi faktiskt observera genom huden. Detta är på grund av att venerna är större, har tunnare väggar och är mer ytliga än artärer (och nej, jag inte menade att venerna föredrar människor eller oss varje vecka över The New Yorker-"ytlig" är bara medicinska talar för närmare ytan). Alla dessa aspekter av vener har tydliga biologiska motiveringar. Bortom bara transporterar blod tillbaka till hjärtat, är den primära funktionen för det venösa systemet som blod reservoar. I själva verket hålls cirka två tredjedelar av din blodvolym i dina ådror vid varje given tidpunkt, därav deras större storlek. Eftersom hjärtat har att driva blodet direkt genom artärerna, är deras väggar föremål för högre tryck än väggarna i vener, så de måste vara tjockare. Slutligen, vener ligger närmare till ytan av huden, eftersom de också spela en viktig roll i värmeutbyte med den yttre miljön (för att svalka kroppen). Artärer kunde utföra denna funktion lika bra, men det är mycket mer fördelaktigt att hålla dessa högre tryck blod conduits djupare i kroppen och skyddas från skada.
Ta hem budskapet här är att venerna i huden blåaktig utseende har allt att göra med där de är belägna, och ingenting att göra med koncentrationen av syre inom dem. I själva verket om vi kunde se dem genom huden också, skulle även artärer se blå.