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Which areas of our brains represent the colors we see?

红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫罗兰色:任何记得“罗伊·g·毕夫”的人都知道彩虹的颜色。然而,长期以来的科学研究表明,这些颜色并不是物质世界所固有的,而是我们的大脑处理光线方式的结果。

芝加哥大学(University of Chicago)的一名神经科学家参与撰写的一项新研究确定了这些神经网络,尤其是大脑中编码我们实际看到的颜色的区域。

“我们已经能够显示出它在视觉通路中的发生位置,这是相对早期的,”颜色和亮度感知的主要学者史蒂文·舍维尔(Steven Shevell)教授说。“这就像一张路线图,告诉我们应该去哪里寻找神经回路,正是这些回路导致了从最早的对物理世界的神经表征到我们的精神世界的转变。”


通过脑部扫描和一种新颖的“切换竞争”技术,他和他的合著者们发现,初级视觉皮层,也就是大脑皮层视觉处理的第一阶段,并不能准确地代表我们所经历的颜色。另一方面,视觉路径上的高区域则与我们实际看到的色调一致。这篇论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

基于之前舍维尔实验室的研究成果,他们用一种能在两种不同波长的光之间快速切换的技术进行了实验。尽管这种变化每秒钟发生6次,但观众看到的是一种持续的颜色(绿色),几秒钟后,他们感知到的颜色就会变成另一种颜色(品红)。

在回顾fMRI扫描后,Shevell和他的同事们发现,高级视觉皮层区域的活动与研究对象所看到的颜色相匹配。这些结果标志着解释从编码进入我们眼睛的物理光到看到颜色的知觉经验的转变的重要一步。

这项研究是与韩国成均馆大学(Sungkyunkwan University)的Insub Kim、Won Mok Shim以及佛罗里达大西洋大学(Florida Atlantic University)的Sang Wook Hong进行国际合作的结果。洪博士05年毕业于芝加哥大学,师从舍维尔。

“做一件伟大的工作总是令人满意的,没有一个合作者能够独自完成,”舍维尔说,他是心理学、眼科学和视觉科学的杰出服务教授。

谢维尔是芝加哥大学心理和生物研究所的所长,他曾在2017年的一篇论文中发表过关于开关竞争的使用,他与安东尼·丹托纳博士和前芝加哥大学博士后延斯·克里斯汀森共同撰写了这篇论文。

这项研究揭示了一个类似的颜色感知现象,但没有确定大脑的哪个区域负责。

现在,舍维尔希望这些新发现可以引导研究,阐明视觉通路的不同区域如何完成向人类颜色感知的转变。

他说:“我们可以集中精力,在这些领域做实验,以了解这是如何发生的。”“我们无法展示转变是如何发生的。我们证明了它们确实发生了。我们想知道这是怎么做到的。”

引用:“人类腹侧视觉通路中感知颜色经验的神经表征”,Kim等人,《美国国家科学院院刊》,2020年5月26日。DOI: 10.1073 / pnas.1911041117

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/which-areas-our-brains-represent-colors-we-see