Влияние красного цвета на мозговые волны

Резюме: Красный цвет не особенно силен с точки зрения силы гамма-колебаний, которые он генерирует в мозгу.

источник: ЭСИ

Красный свет светофора заставляет водителей останавливаться. Красный производит сигнальный и предупреждающий эффект. Но отражается ли это и на мозге?

Исследователи из Института нейробиологии Эрнста Стронгмана (ESI) исследовали этот вопрос. Они хотели увидеть, стимулирует ли красный цвет мозговые волны сильнее, чем другие цвета.

Исследование под названием «Визуальная гамма человека для цветовых стимулов» было опубликовано в журнале электронная жизнь.

Исследование Бенджамина Дж. Стоха, Алины Питер, Изабель Эрлих, Зоры Нольте и директора ESI Паскаля Фрайса сосредоточено на ранней зрительной коре, также известной как V1. Это самая большая зрительная область в мозге и первая область, которая получает информацию от сетчатки.

При стимуляции этой области сильными и пространственно однородными изображениями возникают мозговые волны (колебания) с определенной частотой, называемой гамма-диапазоном (30-80 Гц). Но не все изображения производят этот эффект в одинаковой степени.

Трудно определить цвет

«В последнее время было предпринято множество исследований, чтобы выяснить, какие именно входные данные вызывают гамма-волны», — объясняет Бенджамин Дж. Стаух, первый автор исследования. «Одним из визуальных входных сигналов являются цветные поверхности. Особенно, если они красные. Исследователи интерпретировали это как то, что красный цвет эволюционно специфичен для зрительной системы, потому что фрукты, например, часто бывают красными».

Но как научно доказать влияние цвета? Или опровергнуть? Ведь сложно объективно определить цвет, а также сложно сравнивать цвета между разными исследованиями.

Каждый экран компьютера воспроизводит свой цвет, поэтому красный цвет на одном экране отличается от другого. Кроме того, существует множество способов определения цветов: на основе одного экрана, суждений о восприятии или на основе того, что его входные данные делают с сетчаткой глаза человека.

Цвета активируют фоторецепторы

Люди воспринимают цвет, когда активируются фоторецепторные клетки, называемые колбочками, в сетчатке. Они реагируют на световые раздражители, преобразовывая их в электрические сигналы, которые затем передаются в мозг.

Для распознавания цветов нам понадобится несколько типов колбочек. Каждый вид принимает определенный диапазон длин волн: красный (колбочки L), зеленый (колбочки M) или синий (колбочки S). Затем мозг сравнивает, насколько сильно реагируют соответствующие колбочки, и создает впечатление цвета.

Это работает одинаково для всех людей. Следовательно, можно было бы объективно идентифицировать цвета, измеряя, насколько сильно они активируют различные колбочки сетчатки. Научные исследования макак показали, что зрительная система ранних приматов имела две хроматические оси, зависящие от этих колбочек: ось LM сравнивает красный с зеленым, а ось S—(L + M) — от желтого к фиолетовому.

«Мы считаем, что система цветовых координат, основанная на этих двух осях, является правильной для идентификации цветов, когда исследователи хотят изучить силу гамма-колебаний. Она определяет цвета в зависимости от того, насколько сильно и каким образом активируется ранняя зрительная система», — говорит Бенджамин. Дж. Штаух.

Он и его команда хотели измерить большую выборку людей (N = 30), потому что предыдущая работа над гамма-колебаниями, связанными с цветом, в основном проводилась с небольшими выборками от нескольких приматов или людей-участников, а спектры активации колбочек могут генетически отличаться от индивидуальных. к индивидуальному,

Красный и зеленый имеют одинаковый эффект

Сделав это, Бенджамин Дж. Штаух и его команда исследовали, является ли красный цвет отличительным и вызывает ли этот цвет более сильные гамма-колебания, чем зеленый с аналогичной интенсивностью цвета (т. Е. Колбочковая анизотропия).

Они также исследовали побочный вопрос: могут ли индуцированные цветом гамма-колебания быть обнаружены с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ), метода измерения магнитной активности мозга?

Они пришли к выводу, что красный цвет не особенно силен с точки зрения силы гамма-колебаний, которые он вызывает. Вместо этого красный и зеленый вызывают гамма-колебания с одинаковой силой в ранней зрительной коре при одинаковой абсолютной анизотропии LM-колбочек.

Кроме того, гамма-волны, индуцированные цветом, могут быть измерены в МЭГ человека при тщательной обработке, поэтому будущие исследования могут следовать принципам 3R экспериментов на животных (уменьшение, замена, уточнение) с использованием людей вместо приматов, отличных от человека.

Цвета, которые активируют только S-конус (синий), как правило, вызывают слабые нейронные реакции только в ранней зрительной коре. В какой-то степени этого следовало ожидать, потому что S-колбочка менее распространена в сетчатке приматов, эволюционно старше и более вялая.

Результаты этого исследования под руководством ученых ESI способствуют пониманию того, как ранняя зрительная кора человека кодирует изображения, и однажды могут быть использованы для помощи в разработке зрительных протезов. Эти протезы могут пытаться активировать зрительную кору для создания перцептивных эффектов, сходных со зрением у людей с повреждением сетчатки. Однако эта цель остается недостижимой.

смотрите также

Необходимо больше знать о конкретных реакциях зрительной коры на визуальный ввод.

Об этом исследовании в новостях визуальной нейробиологии

автор: пресс-служба
источник: ЭСИ
Контакт: Пресс-служба — ЕСИ
картина: Фото предоставлено ESI / C. Kernberger

оригинальный поиск: открытый доступ.
«Визуальная гамма человека для цветовых стимуловНаписано Бенджамином Дж. Стаушем и др. электронная жизнь

Резюме

Визуальная гамма человека для цветовых стимулов

Сильные колебания гамма-диапазона могут быть вызваны в ранней зрительной коре приматов однородными цветными поверхностями (Peter et al., 2019; Shirhatti and Ray, 2018). По сравнению с другими полиморфами для красных стимулов были зарегистрированы особенно сильные гамма-колебания.

Однако прекортикальная обработка цвета и результирующая мощность входных сигналов в V1 часто полностью не контролируются. Следовательно, более сильные реакции на красный цвет могут быть связаны с различиями в силе входного сигнала V1.

Мы предъявляли стимулы с равными уровнями яркости и конического контраста в цветовой системе координат на основе ответов латерального коленчатого тела, основного источника входных данных для области V1. Используя эти стимулы, мы записали МРТ головного мозга у 30 участников.

Мы обнаружили гамма-колебания в ранней зрительной коре, которые, в отличие от предыдущих отчетов, не отличались между красными и зелеными стимулами одинакового контраста колбочек LM.

Примечательно, что синие стимулы с исключительным контрастом на оси S-колбочек вызывали очень слабые гамма-ответы в дополнение к меньшим доменам, связанным с событием, и более слабой эффективности обнаружения изменений.

Сила хроматических гамма-ответов человека на стимулы по оси LM может быть хорошо объяснена дисперсией конуса LM и не показывает явного красного смещения при правильном выравнивании дисперсии конуса LM.