科学家发明大脑中的“调色板”

 
大千世界 因何烂漫  
科学家发明大脑中的“调色板”  
 

光的本质是电磁波，自己并没有颜色。缤纷颜色是大脑的一种主观缔造，是视觉大脑通过对来自视网膜的光谱信息举办加工处理惩罚，并赋予差异光谱信息差异的标签，才让人类不只能在自然界更好地保留，并且还感知到一个多彩烂漫的瑰丽世界。（中国科学院脑科学与智能技能卓越创新中心供图）

大千世界，烂漫多彩。然而，英国科学家牛顿早在300多年前就意识到，光是无色的，并用棱镜把阳光疏散出七彩光波。我们之所以能看到色彩斑斓的世界，则要归功于大脑里的“调色板”。我国科学家近期的一项研究成就，让我们相识了大脑具有的“艺术家”气质。

中国科学院脑科学与智能技能卓越创新中心王伟研究员团队与北京大学生命科学学院唐世明传授团队相助，具体描画了品级化的差异视觉脑区的色调图布局，展现了认知层面上的颜色空间色调圆盘形成的神经机制。相关研究成就8月26日在线颁发于《神经元》。

举动、形状和颜色感知是视觉三大成果。人们对缤纷颜色的主观审美感受各自差异，颜色比其他任何感知觉更能说明感知觉是大脑神经勾当的产品。“光波自己只是电磁波，并没有颜色，我们感知到的色调实际上只是我们大脑对付光的波长信息所添加的一种主观标签。”王伟汇报《中国科学报》。

颜色空间有差异的范例，好比生理颜色空间和认知颜色空间。王伟表明，“生理颜色空间，是按照颜色对视网膜上的光感觉器——视锥细胞的激活水平来界说的，用来描写视觉神经元编码外来光谱信息的神经信号回响，也就是大脑的光谱信息输入；而认知颜色空间，是通过心理物理尝试等丈量方法丈量人们对颜色的主观感觉而成立的，描写的则是这些外源光谱信息在大脑中颠末巨大的运算整合后直观反应的人类对颜色的心理感知和认知，相当于大脑的光谱信息输出。”

人类能识别出的数千种差异的色调，是大脑为差异波段的可见光信息设定的标签。视网膜上作为光探测器的视锥细胞有三种，别离检测短波、中波和长波段的可见光，因此我们感知到的颜色空间也是三维的。一维是亮度，它反应了对视锥信号处理惩罚的“加和”本领，色和谐饱和度是别的两个维度，由差异视锥信号之间的激活差别发生。人类的颜色认知空间，是通过心理认知尝试丈量出来的。基于红、绿、蓝三原色的颜色认知空间，其色调维度，被描写为“色调圆盘”。与研究较深入的举动和形状视觉对比，颜色在品级化的差异视觉脑区是如何举办加工处理惩罚的，尤其是如何形成心理认知层面上的“色调圆盘”，迄今仍然是谜。

为摸索这个巨大的脑科学问题，研究人员操作内源性信号光学成像、双光子成像和电生理记录等多种技妙手段，比拟研究了从低级（V1）到中高级（V2和V4）三个持续视皮层，对亮度完全沟通的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色刺激回响的神经勾当。研究发明编码差异光波波段的神经元在这三个持续脑区内聚积在分手的浩瀚小黑点区内，并在个中形成由相邻色调拼接组成的“色调图”。这些“色调图”就仿佛许很多多巨细不等的彩虹，散布在各个视觉大脑外貌上。

研究功效显示，跟着视皮层品级的提高，大脑色调成果图谱逐渐成长并靠近的心理认知色调图。“我们在研究中，将视皮层的颜色回响和基于红、绿、蓝三原色和红、绿、蓝、黄四原色两种认知颜色空间都举办了比对，发明无论利用哪一种认知颜色空间，都同样表示出跟着视皮层品级的提高，大脑颜色回响越来越靠近认知颜色空间。”