Вплив червоного кольору на мозкові хвилі

Резюме: Червоний колір не особливо сильний з точки зору сили гамма-коливань, які він генерує в мозку.

джерело: ESI

Червоне світло світлофора змушує водіїв зупинятися. Червоний створює сигнальний і попереджувальний ефект. Але чи це також відображається на мозку?

Дослідники з Інституту нейронаук Ернста Стронгмана (ESI) досліджували це питання. Вони хотіли перевірити, чи червоний колір стимулює мозкові хвилі сильніше, ніж інші кольори.

Дослідження під назвою «Візуальна гама людини для колірних стимулів» було опубліковано в журналі eLife.

Дослідження Бенджаміна Дж. Стоха, Аліни Пітер, Ізабель Ерліх, Зори Нолті та директора ESI Паскаля Фріса зосереджено на ранній зоровій корі, також відомої як V1. Це найбільша область зору в мозку та перша область, яка отримує вхідні дані від сітківки.

Коли ця область стимулюється сильними та просторово однорідними зображеннями, виникають мозкові хвилі (коливання) з певною частотою, яка називається гамма-діапазоном (30-80 Гц). Але не всі зображення створюють цей ефект однаковою мірою.

Важко визначити колір

«Останнім часом було проведено багато досліджень, які намагалися з’ясувати, які конкретні вхідні дані викликають гамма-хвилі», — пояснює Бенджамін Дж. Стаух, перший автор дослідження. “Одним із візуальних даних є кольорові поверхні. Особливо якщо вони червоні. Дослідники пояснили, що це означає, що червоний колір є еволюційно специфічним для зорової системи, оскільки фрукти, наприклад, часто червоні”.

Але як можна науково довести вплив кольору? Або спростувати? Адже важко об’єктивно визначити колір, а також важко порівнювати кольори між різними дослідженнями.

Кожен екран комп’ютера відтворює різні кольори, тому червоний колір на одному екрані відрізняється від іншого. Крім того, існує безліч способів ідентифікації кольорів: на основі одного екрана, перцептивних суджень або на основі того, що його вхідні дані роблять із сітківкою ока людини.

Кольори активують фоторецепторні клітини

Людина сприймає колір, коли в сітківці активуються фоторецепторні клітини, які називаються колбочками. Вони реагують на світлові подразники, перетворюючи їх в електричні сигнали, які потім передаються в мозок.

Щоб розпізнавати кольори, нам знадобляться кілька видів колбочок. Кожен вид спеціально приймає певний діапазон довжин хвиль: червоний (L колбочки), зелений (M колбочки) або синій (S колбочки). Потім мозок порівнює, наскільки сильно реагують відповідні колбочки, і створює враження кольору.

Він працює подібно до всіх людей. Тому було б можливим об’єктивно ідентифікувати кольори, вимірявши, наскільки сильно вони активують різні колбочки сітківки. Наукові дослідження макак показали, що зорова система ранніх приматів мала дві хроматичні осі, залежні від цих колбочок: вісь LM порівнює червоний із зеленим, а вісь S—(L + M) — жовтий із фіолетовим.

«Ми вважаємо, що система колірних координат, заснована на цих двох осях, є правильною для ідентифікації кольорів, коли дослідники хочуть вивчити силу гамма-коливань. Вона ідентифікує кольори відповідно до того, наскільки сильною та яким чином активована рання зорова система», — говорить Бенджамін. Й. Стаух.

Він і його команда хотіли виміряти більшу вибірку індивідуумів (N = 30), тому що попередня робота над гамма-коливаннями, пов’язаними з кольором, в основному проводилася з невеликими зразками кількох приматів або людей, а спектри активації колбочок можуть генетично відрізнятися від індивідуальних індивідуальному,

Червоний і зелений мають однакову дію

Роблячи це, Бенджамін Дж. Стаух і його команда досліджували, чи є червоний колір характерним і чи викликає цей колір сильніші гамма-коливання, ніж зелений подібної інтенсивності кольору (тобто, анізотропія конуса).

Вони також досліджували побічне питання: чи можна за допомогою магнітоенцефалографії (MEG), методу вимірювання магнітної активності мозку, виявити гамма-коливання, викликані кольором?

Вони дійшли висновку, що червоний колір не є особливо сильним з точки зору сили гамма-коливань, які він викликає. Натомість червоний і зелений створюють гамма-коливання з однаковою силою в ранній зоровій корі при однаковій абсолютній анізотропії конуса LM.

Крім того, гамма-хвилі, викликані кольором, можуть бути виміряні в MEG людини при ретельній обробці, тому майбутні дослідження можуть слідувати принципам 3R експериментів на тваринах (зменшити, замінити, покращити) з використанням людей замість приматів.

Кольори, які активують лише S-конус (синій), як правило, викликають слабкі нервові реакції лише в ранній зоровій корі. Певною мірою це слід було очікувати, тому що S-конус менш поширений у сітківці приматів, еволюційно старший і більш млявий.

Результати цього дослідження під керівництвом вчених ESI сприяють розумінню того, як рання зорова кора людини кодує зображення, і одного разу їх можна буде використати для розробки зорових протезів. Ці протези можуть намагатися активувати зорову кору для створення перцептивних ефектів, подібних до зору у людей з пошкодженням сітківки. Однак ця мета залишається недосяжною.

Дивіться також

Необхідно більше зрозуміти специфічні реакції зорової кори на візуальні дані.

Про це дослідження в новинах візуальної нейронауки

автор: прес-служба
джерело: ESI
Контакти: Прес-служба – ESI
картина: Фото надано ESI / C. Kernberger

оригінальний пошук: відкритий доступ.
“Візуальна гама людини для колірних подразниківАвтор: Benjamin J. Stausch та ін. eLife

Резюме

Візуальна гама людини для колірних подразників

Сильні коливання гамма-діапазону можуть бути викликані в ранній зоровій корі приматів однорідними кольоровими поверхнями (Peter et al., 2019; Shirhatti and Ray, 2018). Порівняно з іншими поліморфами, повідомлялося про особливо сильні гамма-коливання для червоних подразників.

Однак прекортикальна обробка кольорів і результуюча потужність вхідних даних до V1 часто не контролюються повністю. Таким чином, сильніші реакції на червоний можуть бути пов’язані з різницею в інтенсивності входу V1.

Ми представили стимули з рівними рівнями яскравості та конічного контрасту в колірній системі координат на основі відповідей латерального колінчастого ядра, основного джерела вхідного сигналу для області V1. Використовуючи ці стимули, ми записали МРТ головного мозку у 30 людей-учасників.

Ми виявили гамма-коливання в ранній зоровій корі, які, на відміну від попередніх звітів, не відрізнялися між червоними та зеленими стимулами однакового контрасту колбочки LM.

Примітно, що сині подразники з ексклюзивним контрастом на осі S-конуса викликали дуже слабкі гамма-відповіді, на додаток до менших доменів, пов’язаних із подіями, і слабшої продуктивності виявлення змін.

Сила хроматичних гамма-відповідей людини на стимули на осі LM може бути добре пояснена дисперсією конуса LM і не демонструє очевидного червоного зміщення при належному вирівнюванні дисперсії конуса LM.