红色对脑电波的影响
红灯让司机停下来。红色产生一种信号和警告的效果。但这也反映在大脑中吗?恩斯特Strüngmann神经科学研究所(ESI)的研究人员现在已经调查了这个问题。他们想知道红色是否比其他颜色更能引发脑电波。这项名为“颜色刺激的人类视觉伽马”的研究发表在该杂志上eLife.
Benjamin J. Stauch, Alina Peter, Isabelle Ehrlich, Zora Nolte和ESI主任Pascal Fries的研究主要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,也是第一个接受视网膜输入的区域。当这个区域受到强烈且空间均匀的图像刺激时,脑电波(振荡)以一种特定的频率出现γ频带(30 ~ 80hz)。但并不是所有的图片都能产生同样的效果。
颜色很难定义
“最近,许多研究试图探索哪种特定输入驱动伽马波,”该研究的第一作者本杰明·j·斯塔奇解释说。“一种视觉输入似乎是彩色表面。尤其是红色的。研究人员解释说,这意味着红色在进化过程中对视觉系统是特殊的,例如,水果通常是红色的。”
但是怎样才能科学地证明颜色的效果呢?还是反驳?毕竟,客观地定义一种颜色是很困难的,在不同的研究中比较颜色也同样困难。每个电脑显示器显示的颜色都不一样,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,还有多种定义颜色的方法:基于单个监视器、感知判断,或者基于它们的输入对颜色的影响人的视网膜.
颜色能激活感光细胞
当视网膜上所谓的视锥细胞被激活时,人类就能感知颜色。它们对光的刺激做出反应,将其转化为电信号,然后传输到大脑。为了识别颜色,我们需要几种视锥细胞。每种类型都特别能接受特定的波长范围:红色(L视锥),绿色(M视锥)或蓝色(S视锥)。然后,大脑比较各自的视锥细胞反应的强烈程度,并推断出颜色印象。
这对所有人都适用。因此,通过测量颜色对不同视锥细胞的激活程度,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基于这些视锥有两个颜色轴:L-M轴将红色与绿色进行比较,S - (L+M)轴将黄色与紫色进行比较。
“我们认为,当研究人员想要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。它定义了颜色根据他们激活早期的强烈程度和方式视觉系统Benjamin J. Stauch说。他和他的团队想要测量更大的个体样本(N = 30),因为之前关于颜色相关的伽马振荡的工作主要是用小样本在一些灵长类动物或人类参与者中,锥体激活的光谱在基因上因人而异,
红色和绿色的效果相同
在此过程中,Benjamin J. Stauch和他的团队研究了红色是否特殊,以及这种颜色是否比颜色强度相当的绿色(即锥对比度)引起更强的伽马振荡。他们还探索了一个次要问题:颜色诱导的伽马振荡也能被脑磁图(MEG)检测到吗? MEG是一种测量大脑磁活动的方法。
他们得出的结论是,就红色引起的伽马振荡的强度而言,红色并不是特别强。相反,红色和绿色在相同的绝对L-M锥对比下,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,可以在人体MEG中测量颜色诱导的伽马波,因此未来的研究可以遵循3R原则动物实验(减少,取代,改进)通过使用人类而不是非人灵长类动物。
只激活s锥(蓝色)的颜色通常只会在早期视觉皮层引起微弱的神经元反应。在某种程度上,这是意料之中的,因为s锥在灵长类动物的视网膜中不太常见,进化上更古老,更迟缓。
这项由ESI科学家领导的研究结果有助于理解早期人类视觉皮层如何编码图像,并有一天可能用于帮助开发视觉假体。这些假体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,这一目标还有很长的路要走。关于视觉皮层对视觉输入的具体反应,我们还需要了解更多。
进一步探索