Wpływ koloru czerwonego na fale mózgowe

Streszczenie: Kolor czerwony nie jest szczególnie silny pod względem siły oscylacji gamma, które generuje w mózgu.

źródło: ESI

Czerwone światła sprawiają, że kierowcy zatrzymują się. Czerwony daje sygnał i efekt ostrzegawczy. Ale czy ma to również odzwierciedlenie w mózgu?

Naukowcy z Instytutu Neuronauki Ernsta Strongmana (ESI) zbadali to pytanie. Chcieli sprawdzić, czy kolor czerwony stymuluje fale mózgowe silniej niż inne kolory.

Badanie zatytułowane „Human Visual Gamma dla bodźców barwnych” zostało opublikowane w czasopiśmie e-życie.

Badania Benjamina J. Stocha, Aliny Peter, Isabelle Ehrlich, Zory Nolte i dyrektora ESI Pascala Friesa koncentrują się na wczesnej korze wzrokowej, znanej również jako V1. Jest to największy obszar wzrokowy w mózgu i pierwszy obszar, który otrzymuje sygnał z siatkówki.

Gdy obszar ten jest stymulowany przez silne i przestrzennie jednorodne obrazy, fale mózgowe (oscylacje) powstają z określoną częstotliwością zwaną pasmem gamma (30-80 Hz). Ale nie wszystkie obrazy generują ten efekt w takim samym stopniu.

Trudne do określenia koloru

„Ostatnio wiele badań próbowało zbadać, które konkretnie sygnały wejściowe napędzają fale gamma” – wyjaśnia Benjamin J. Stauch, pierwszy autor badania. „Jednym z wizualnych danych wejściowych wydaje się być kolorowe powierzchnie. Zwłaszcza jeśli są czerwone. Naukowcy zinterpretowali to w ten sposób, że czerwony jest ewolucyjnie specyficzny dla układu wzrokowego, ponieważ na przykład owoce są często czerwone”.

Ale jak naukowo udowodnić działanie koloru? Czy obalić to? Wszak trudno obiektywnie określić kolor, trudno też porównywać kolory między różnymi badaniami.

Każdy ekran komputera ma inny kolor, więc czerwony kolor na jednym ekranie różni się od drugiego. Ponadto istnieje wiele sposobów identyfikowania kolorów: na podstawie pojedynczego ekranu, ocen percepcyjnych lub na podstawie tego, jak dane wejściowe wpływają na ludzką siatkówkę.

Kolory aktywują komórki fotoreceptorów

Ludzie postrzegają kolor, gdy komórki fotoreceptorowe, zwane czopkami w siatkówce są aktywowane. Reagują na bodźce świetlne, przekształcając je w sygnały elektryczne, które są następnie przekazywane do mózgu.

Do rozpoznawania kolorów potrzebujemy kilku rodzajów czopków. Każdy gatunek specyficznie akceptuje określony zakres długości fal: czerwony (szyszki L), zielony (szyszki M) lub niebieski (szyszki S). Mózg następnie porównuje, jak silnie odpowiadają poszczególne czopki i wywołuje wrażenie koloru.

Działa podobnie do wszystkich ludzi. Dzięki temu możliwa byłaby obiektywna identyfikacja kolorów, mierząc, jak silnie aktywują różne czopki siatkówki. Badania naukowe na makakach wykazały, że wczesny układ wzrokowy naczelnych miał dwie osie chromatyczne zależne od tych czopków: oś LM porównuje kolor czerwony z zielonym, a oś S-(L + M) ma barwę żółtą do fioletu.

„Uważamy, że system współrzędnych kolorów oparty na tych dwóch osiach jest prawidłowy do identyfikacji kolorów, gdy naukowcy chcą zbadać siłę oscylacji gamma. Identyfikuje kolory na podstawie tego, jak silny i w jaki sposób aktywowany jest wczesny system wizualny” – mówi Benjamin. J. Staucha.

On i jego zespół chcieli zmierzyć większą próbkę osobników (N = 30), ponieważ poprzednie prace nad oscylacjami gamma związanymi z kolorami były w większości wykonywane na małych próbkach od kilku naczelnych lub ludzi, a widma aktywacji czopków mogą się różnić genetycznie od osobnika. indywidualne,

Czerwony i zielony mają taki sam efekt

W ten sposób Benjamin J. Stauch i jego zespół zbadali, czy czerwony jest charakterystyczny i czy ten kolor powoduje silniejsze oscylacje gamma niż zielony o podobnej intensywności koloru (tj. anizotropia stożkowa).

Zajmowali się również kwestią poboczną: czy oscylacje gamma wywołane przez kolor mogą być również wykrywane za pomocą magnetoencefalografii (MEG), metody pomiaru aktywności magnetycznej mózgu?

Doszli do wniosku, że kolor czerwony nie jest szczególnie silny pod względem siły oscylacji gamma, które powoduje. Zamiast tego, czerwony i zielony wytwarzają oscylacje gamma o tej samej sile we wczesnej korze wzrokowej przy tej samej bezwzględnej anizotropii stożka LM.

Co więcej, wywołane kolorem fale gamma można zmierzyć w ludzkim MEG po starannym przetworzeniu, więc przyszłe badania mogą być zgodne z zasadami 3R dotyczącymi eksperymentów na zwierzętach (zmniejszanie, zastępowanie, udoskonalanie) z wykorzystaniem ludzi zamiast naczelnych.

Kolory, które aktywują tylko stożek S (niebieski) wywołują słabe reakcje nerwowe tylko we wczesnej korze wzrokowej. Do pewnego stopnia należy się tego spodziewać, ponieważ stożek S jest mniej powszechny w siatkówkach naczelnych, ewolucyjnie starszy i bardziej powolny.

Wyniki tego badania prowadzonego przez naukowców z ESI przyczyniają się do zrozumienia, w jaki sposób wczesna ludzka kora wzrokowa koduje obrazy i może pewnego dnia zostać wykorzystana do pomocy w rozwoju protetyki wzrokowej. Te protezy mogą próbować aktywować korę wzrokową, aby wywołać efekty percepcyjne podobne do widzenia u osób z uszkodzeniem siatkówki. Jednak ten cel pozostaje nieuchwytny.

Zobacz też

Należy lepiej zrozumieć specyficzne reakcje kory wzrokowej na bodźce wzrokowe.

O tych badaniach w wiadomościach z neuronauki wizualnej

autor: Biuro prasowe
źródło: ESI
Kontakt: Biuro prasowe – ESI
obrazek: Zdjęcie przypisane do ESI / C. Kernberger

oryginalne wyszukiwanie: otwarty dostęp.
„Ludzkie wizualne gamma dla bodźców kolorystycznychNapisane przez Benjamina J. Stauscha i in. e-życie

Streszczenie

Ludzkie wizualne gamma dla bodźców kolorystycznych

Silne oscylacje w paśmie gamma mogą być indukowane we wczesnej korze wzrokowej naczelnych przez jednorodne kolorowe powierzchnie (Peter i in., 2019; Shirhatti i Ray, 2018). W porównaniu z innymi polimorfami, szczególnie silne oscylacje gamma odnotowano dla czerwonych bodźców.

Jednak przedkorowe przetwarzanie kolorów i wynikająca z tego moc sygnałów wejściowych do V1 często nie są w pełni kontrolowane. Dlatego silniejsze reakcje na czerwony mogą wynikać z różnic w sile sygnału wejściowego V1.

Przedstawiliśmy bodźce o równych poziomach luminancji i stożkowym kontraście w układzie współrzędnych koloru na podstawie odpowiedzi jądra kolankowatego bocznego, głównego źródła wejściowego dla regionu V1. Korzystając z tych bodźców, zarejestrowaliśmy MRI mózgu u 30 uczestników.

Znaleźliśmy oscylacje gamma we wczesnej korze wzrokowej, które w przeciwieństwie do poprzednich doniesień, nie różniły się między bodźcem czerwonym i zielonym o równym kontraście czopka LM.

Warto zauważyć, że niebieskie bodźce z wyłącznym kontrastem na osi stożka S indukowały bardzo słabe odpowiedzi gamma, oprócz mniejszych domen związanych ze zdarzeniami i słabszej wydajności wykrywania zmian.

Siłę ludzkich chromatycznych odpowiedzi gamma na bodźce zlokalizowane na osi LM można dobrze wytłumaczyć kontrastem stożka LM i nie wykazywały oczywistego czerwonego błędu systematycznego przy prawidłowym wyrównywaniu kontrastu stożka LM.