Η επίδραση του κόκκινου χρώματος στα εγκεφαλικά κύματα

Περίληψη: Το κόκκινο χρώμα δεν είναι ιδιαίτερα έντονο όσον αφορά την ισχύ των ταλαντώσεων γάμμα που δημιουργεί στον εγκέφαλο.

πηγή: ESI

Τα κόκκινα φανάρια κάνουν τους οδηγούς να σταματούν. Το κόκκινο παράγει ένα σήμα και ένα προειδοποιητικό εφέ. Αλλά αυτό αντανακλάται και στον εγκέφαλο;

Ερευνητές στο Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης Ernst Strongman (ESI) διερεύνησαν αυτό το ερώτημα. Ήθελαν να δουν αν το κόκκινο χρώμα διεγείρει τα εγκεφαλικά κύματα πιο έντονα από άλλα χρώματα.

Η μελέτη, με τίτλο “Human Visual Gamma for Color Stimuli”, δημοσιεύτηκε στο περιοδικό eLife.

Η έρευνα των Benjamin J. Stoch, Alina Peter, Isabelle Ehrlich, Zora Nolte και του Διευθυντή του ESI Pascal Fries επικεντρώνεται στον πρώιμο οπτικό φλοιό, γνωστό και ως V1. Είναι η μεγαλύτερη οπτική περιοχή στον εγκέφαλο και η πρώτη περιοχή που δέχεται είσοδο από τον αμφιβληστροειδή.

Όταν αυτή η περιοχή διεγείρεται από δυνατές και χωρικά ομοιογενείς εικόνες, προκύπτουν εγκεφαλικά κύματα (ταλαντώσεις) με μια συγκεκριμένη συχνότητα που ονομάζεται ζώνη γάμμα (30-80 Hz). Αλλά δεν δημιουργούν όλες οι εικόνες αυτό το εφέ στον ίδιο βαθμό.

Δύσκολος ο προσδιορισμός του χρώματος

«Πρόσφατα, πολλές έρευνες έχουν προσπαθήσει να διερευνήσουν ποιες συγκεκριμένες εισόδους οδηγούν τα κύματα γάμμα», εξηγεί ο Benjamin J. Stauch, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης. “Μία από τις οπτικές εισόδους φαίνεται να είναι οι έγχρωμες επιφάνειες. Ειδικά αν είναι κόκκινες. Οι ερευνητές ερμήνευσαν αυτό ότι σημαίνει ότι το κόκκινο είναι εξελικτικά ειδικό για το οπτικό σύστημα επειδή τα φρούτα, για παράδειγμα, είναι συχνά κόκκινα.”

Πώς όμως μπορεί να αποδειχθεί επιστημονικά η επίδραση του χρώματος; Ή να το διαψεύσει; Εξάλλου, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί αντικειμενικά το χρώμα και είναι επίσης δύσκολο να συγκριθούν τα χρώματα μεταξύ διαφορετικών μελετών.

Κάθε οθόνη υπολογιστή παράγει διαφορετικό χρώμα, επομένως το κόκκινο χρώμα στη μία οθόνη είναι διαφορετικό από την άλλη. Επιπλέον, υπάρχουν διάφοροι τρόποι αναγνώρισης χρωμάτων: με βάση μια μεμονωμένη οθόνη, αντιληπτικές κρίσεις ή με βάση το τι κάνουν οι εισροές του στον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή.

Τα χρώματα ενεργοποιούν τα κύτταρα φωτοϋποδοχέων

Οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το χρώμα όταν ενεργοποιούνται τα κύτταρα φωτοϋποδοχέα, που ονομάζονται κώνοι, στον αμφιβληστροειδή. Αποκρίνονται στα ερεθίσματα φωτός μετατρέποντάς τα σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια μεταδίδονται στον εγκέφαλο.

Για να αναγνωρίσουμε τα χρώματα, χρειαζόμαστε διάφορους τύπους κώνων. Κάθε είδος δέχεται συγκεκριμένα ένα συγκεκριμένο εύρος μηκών κύματος: κόκκινο (κώνοι L), πράσινο (κώνοι M) ή μπλε (κώνοι S). Στη συνέχεια, ο εγκέφαλος συγκρίνει πόσο έντονα ανταποκρίνονται οι αντίστοιχοι κώνοι και προκαλεί μια εντύπωση χρώματος.

Λειτουργεί παρόμοια με όλους τους ανθρώπους. Θα ήταν επομένως δυνατός ο αντικειμενικός προσδιορισμός των χρωμάτων μετρώντας πόσο έντονα ενεργοποιούν διαφορετικούς κώνους αμφιβληστροειδούς. Επιστημονικές μελέτες σε μακάκους έδειξαν ότι το πρώιμο οπτικό σύστημα των πρωτευόντων είχε δύο χρωματικούς άξονες που εξαρτώνται από αυτούς τους κώνους: ο άξονας LM συγκρίνεται με το κόκκινο με το πράσινο και ο άξονας S-(L + M) είναι κίτρινο με ιώδες.

“Πιστεύουμε ότι ένα σύστημα συντεταγμένων χρώματος που βασίζεται σε αυτούς τους δύο άξονες είναι σωστό για την αναγνώριση των χρωμάτων όταν οι ερευνητές θέλουν να εξερευνήσουν την ισχύ των ταλαντώσεων γάμμα. Προσδιορίζει τα χρώματα ανάλογα με το πόσο ισχυρό και με ποιον τρόπο ενεργοποιείται το πρώιμο οπτικό σύστημα”, λέει ο Benjamin. J. Stauch.

Αυτός και η ομάδα του θέλησαν να μετρήσουν ένα μεγαλύτερο δείγμα ατόμων (N = 30) επειδή η προηγούμενη εργασία σε ταλαντώσεις γάμμα που σχετίζονται με το χρώμα είχε ως επί το πλείστον γίνει με μικρά δείγματα από μερικά πρωτεύοντα ή ανθρώπους συμμετέχοντες και τα φάσματα ενεργοποίησης κώνου μπορεί να διαφέρουν γενετικά από το άτομο. σε άτομο,

Το κόκκινο και το πράσινο έχουν το ίδιο αποτέλεσμα

Κάνοντας αυτό, ο Benjamin J. Stauch και η ομάδα του ερεύνησαν εάν το κόκκινο είναι διακριτικό και εάν αυτό το χρώμα προκαλεί ισχυρότερες ταλαντώσεις γάμμα από το πράσινο παρόμοιας έντασης χρώματος (δηλαδή, ανισοτροπία κώνου).

Διερεύνησαν επίσης μια παράπλευρη ερώτηση: Μπορούν οι ταλαντώσεις γάμμα που προκαλούνται από το χρώμα να ανιχνευθούν επίσης με μαγνητοεγκεφαλογραφία (MEG), μια μέθοδο για τη μέτρηση των μαγνητικών δραστηριοτήτων του εγκεφάλου;

Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το κόκκινο χρώμα δεν είναι ιδιαίτερα έντονο ως προς την ισχύ των ταλαντώσεων γάμμα που προκαλεί. Αντίθετα, το κόκκινο και το πράσινο παράγουν ταλαντώσεις γάμμα με την ίδια δύναμη στον πρώιμο οπτικό φλοιό στην ίδια απόλυτη ανισοτροπία κώνου LM.

Επιπλέον, τα κύματα γάμμα που προκαλούνται από το χρώμα μπορούν να μετρηθούν σε ανθρώπινο MEG όταν υποβάλλονται σε προσεκτική επεξεργασία, επομένως η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ακολουθήσει τις αρχές 3R πειραμάτων σε ζώα (μείωση, αντικατάσταση, τελειοποίηση) χρησιμοποιώντας ανθρώπους αντί για πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου.

Τα χρώματα που ενεργοποιούν μόνο τον κώνο S (μπλε) φαίνεται γενικά ότι προκαλούν ασθενείς νευρικές αποκρίσεις μόνο στον πρώιμο οπτικό φλοιό. Σε κάποιο βαθμό, αυτό είναι αναμενόμενο, επειδή ο κώνος S είναι λιγότερο κοινός στους αμφιβληστροειδείς των πρωτευόντων, εξελικτικά μεγαλύτερος και πιο υποτονικός.

Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης με επικεφαλής τους επιστήμονες του ESI συμβάλλουν στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο πρώιμος ανθρώπινος οπτικός φλοιός κωδικοποιεί τις εικόνες και θα μπορούσε κάποια μέρα να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει στην ανάπτυξη οπτικών προσθετικών. Αυτά τα προσθετικά μπορεί να επιχειρήσουν να ενεργοποιήσουν τον οπτικό φλοιό για να παράγουν αντιληπτικά αποτελέσματα παρόμοια με την όραση σε άτομα με βλάβη στον αμφιβληστροειδή. Ωστόσο, αυτός ο στόχος παραμένει άπιαστος.

δείτε επίσης

Πρέπει να γίνουν κατανοητά περισσότερα σχετικά με τις συγκεκριμένες αποκρίσεις του οπτικού φλοιού στην οπτική είσοδο.

Σχετικά με αυτήν την έρευνα σε οπτικές ειδήσεις νευροεπιστήμης

συγγραφέας: γραφείο Τύπου
πηγή: ESI
Επικοινωνία: Γραφείο Τύπου – ESI
εικόνα: Η φωτογραφία πιστώθηκε στο ESI / C. Kernberger

αρχική αναζήτηση: ανοιχτή πρόσβαση.
“Ανθρώπινο οπτικό γάμμα για χρωματικά ερεθίσματαΓράφει ο Benjamin J. Stausch et al. eLife

Περίληψη

Ανθρώπινο οπτικό γάμμα για χρωματικά ερεθίσματα

Ισχυρές ταλαντώσεις ζώνης γάμμα μπορούν να προκληθούν στον πρώιμο οπτικό φλοιό των πρωτευόντων από ομοιογενείς χρωματικές επιφάνειες (Peter et al., 2019· Shirhatti and Ray, 2018). Σε σύγκριση με άλλα πολύμορφα, έχουν αναφερθεί ιδιαίτερα ισχυρές ταλαντώσεις γάμμα για ερυθρά ερεθίσματα.

Ωστόσο, η προ-φλοιώδης επεξεργασία χρώματος και η προκύπτουσα ισχύς των εισόδων στο V1 συχνά δεν ελέγχονται πλήρως. Επομένως, ισχυρότερες αποκρίσεις στο κόκκινο μπορεί να οφείλονται σε διαφορές στην ισχύ της εισόδου V1.

Παρουσιάσαμε ερεθίσματα με ίσα επίπεδα φωτεινότητας και κωνικής αντίθεσης στο σύστημα συντεταγμένων χρώματος με βάση τις αποκρίσεις του πλευρικού γονιδιακού πυρήνα, της κύριας πηγής εισόδου για την περιοχή V1. Χρησιμοποιώντας αυτά τα ερεθίσματα, καταγράψαμε μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου σε 30 ανθρώπους που συμμετείχαν.

Βρήκαμε ταλαντώσεις γάμμα στον πρώιμο οπτικό φλοιό οι οποίες, σε αντίθεση με προηγούμενες αναφορές, δεν διέφεραν μεταξύ κόκκινου και πράσινου ερεθίσματος ίσης αντίθεσης κώνου LM.

Συγκεκριμένα, τα μπλε ερεθίσματα με αποκλειστική αντίθεση στον άξονα του κώνου S προκάλεσαν πολύ ασθενείς αποκρίσεις γάμμα, επιπλέον των μικρότερων περιοχών που σχετίζονται με συμβάντα και της ασθενέστερης απόδοσης ανίχνευσης αλλαγών.

Η ισχύς των ανθρώπινων χρωματικών αποκρίσεων γάμμα σε ερεθίσματα στον άξονα LM μπορούσε να εξηγηθεί καλά από τη διακύμανση του κώνου LM και δεν έδειξε μια προφανή κόκκινη προκατάληψη όταν εξισωνόταν σωστά η διακύμανση του κώνου LM.