红色具有信号和警告作用这种颜色的特异性是如何反映在大脑中的？

发表于 2年以前 | 总阅读数：863 次

新的研究集中在早期视觉皮层，也被称为V1。它是大脑中最大的视觉区域，也是最先接受来自视网膜的输入。当这个区域受到强烈的、空间上同质的图像刺激时，脑电波（振荡）会在一个被称为伽马波段（30-80赫兹）的特定频率下产生。但并不是所有的图像都能产生相同程度的这种效果。这项由本杰明-J-斯陶克、阿琳娜-彼得、伊莎贝尔-埃利希、佐拉-诺尔特和ESI主管帕斯卡尔-弗里斯进行的研究于今年早些时候发表在《eLife》杂志上。

"最近，很多研究试图探索哪种特定的输入驱动伽马波，"该研究的第一作者本杰明-J-斯塔赫解释说。"一种视觉输入似乎是彩色的表面。特别是如果它们是红色的。研究人员解释说，这意味着红色对视觉系统来说在进化上是特殊的，因为，例如，水果通常是红色的"。

但是，颜色的影响如何能被科学地证明？或反驳？毕竟，要客观地定义一种颜色是很难的，而且在不同的研究之间比较颜色也同样困难。每台电脑显示器再现的颜色都不一样，所以一个屏幕上的红色和另一个屏幕上的红色是不一样的。此外，定义颜色的方法有很多：基于单一的显示器、知觉判断，或者基于它们的输入对人类视网膜的影响。

视觉皮层是大脑的主要皮层区域，负责接收、整合和处理从视网膜转达的视觉信息。它位于初级大脑皮层的枕叶，是大脑的最后部区域。视觉皮层根据功能和结构被分为五个不同的区域，称为V1至V5。来自视网膜的视觉信息在进入视觉皮层时首先经过丘脑，在一个叫外侧膝关节的核中发生突触。然后这些信息离开外侧膝状体，到达视觉皮层的第一个区域V1，V1也被称为初级视觉皮层。

颜色激活光感受器细胞

当视网膜上的感光细胞（即所谓的锥体）被激活时，人类就能感知到颜色。它们对光刺激的反应是将其转化为电信号，然后传输到大脑。为了识别颜色，我们需要几种类型的锥体。每种类型都对特定的波长范围特别敏感：红色（L锥体）、绿色（M锥体）或蓝色（S锥体）。然后，大脑会比较各自的锥体反应的强烈程度，并推断出颜色印象。

这对所有人类都有类似的作用。因此，通过测量颜色对不同视网膜锥体的激活程度，就有可能客观地定义颜色。对猕猴的科学研究表明，早期灵长类动物的视觉系统有两条基于这些锥体的颜色轴：L-M轴比较红色到绿色，而S-（L+M）轴是黄色到紫色。"我们认为，当研究人员想探索伽马振荡的强度时，基于这两个轴的颜色坐标系统是定义颜色的正确方法。它根据它们激活早期视觉系统的强度和方式来定义颜色，"本杰明-J-斯塔赫说。因为以前与颜色有关的伽马振荡的工作大多是用几个灵长类动物或人类参与者的小样本进行的，但锥体激活的光谱可能因个体而异，他和他的团队想测量一个更大的个体样本（N = 30）。

红色和绿色具有同等效果

在此过程中，本杰明-J-斯陶克和他的团队调查了红色是否有什么特别之处，以及这种颜色是否比颜色强度相当的绿色（即锥体对比）引起更强的伽玛振荡。而一个附带的问题是。颜色引起的伽马振荡是否也能被脑磁图（一种测量大脑磁活动的方法）检测到？

他们的结论是，就其诱发的伽马振荡的强度而言，红色并不是特别强。相反，在相同的绝对L-M锥体对比下，红色和绿色在早期视觉皮层产生同样强烈的伽马振荡。此外，如果仔细处理，颜色诱导的伽马波可以在人类脑磁图中测量，因此未来的研究可以遵循动物实验的3R原则（减少、替换、完善），使用人类而不是非人类灵长类动物。

只激活S锥体的颜色（蓝色）通常似乎只在早期视觉皮层中引起微弱的神经元反应。在某种程度上，这是可以预期的，因为S锥体在灵长类动物的视网膜中不太常见，在进化上比较古老，而且比较迟钝。

视觉义肢的开发

ESI科学家领导的这项研究的结果，了解人类早期视觉皮层如何编码图像，有朝一日可能会被用来帮助开发视觉义肢。这些义肢可能试图激活视觉皮层，以诱导视网膜受损的人产生类似视觉的感知效果。然而，这个目标仍然是一个漫长的过程。在此之前，还需要了解更多关于视觉皮层对视觉输入的具体反应。