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NIH研究发现揭示了视觉处理的新方面

美国国立眼科研究所(NEI)的研究人员已经解码了人类色彩感知的大脑图。这项发现发表在《今日生物学》上,为人们了解大脑中色彩处理的组织方式以及大脑如何识别和分组环境中的色彩打开了一个窗口。这项研究可能对视觉假肢的机器脑接口的发展有影响。NEI是国立卫生研究院的一部分。

负责这项研究的NEI感觉,认知和行动单位负责人Bevil Conway博士说:“这是基于直接测量大脑活动来确定一个人看到什么颜色的首批研究之一。”“这种方法使我们能够解决有关如何感知,分类和理解色彩的基本问题。”

大脑使用视网膜的视锥细胞感光器检测到的光信号作为颜色感知的基础。三种类型的锥形感光体可检测一定波长范围内的光。大脑将这些信号混合并归类,以在一个尚未被很好理解的过程中感知颜色。

为了研究这一过程,康威实验室的学士后研究员,这项研究的第一作者伊莎贝尔·罗森塔尔(Isabelle Rosenthal),凯瑟琳·赫尔曼(Katherine Hermann)和史瑞达·辛格(Shridhar Singh)使用了脑磁图法或“ MEG”技术,该技术已有50年的历史,该技术无创地记录了微小的核大脑活动伴随的磁场。该技术使用头部周围的一系列传感器直接测量脑细胞活动。它揭示了大脑中发生的毫秒级到毫秒级的变化以实现视觉。当志愿者查看专门设计的彩色图像并报告他们看到的颜色时,研究人员记录了活动的模式。

研究人员使用了粉红色,蓝色,绿色和橙色的色调,以便它们可以以类似的方式激活不同类别的感光体。这些颜色以两种亮度级别呈现-亮和暗。研究人员使用了螺旋刺激形状,可产生强烈的大脑反应。

研究人员发现,研究参与者对于每种颜色都有独特的大脑活动模式。有了足够的数据,研究人员就可以从MEG记录中预测志愿者正在看什么颜色-本质上可以解码颜色处理或“读心术”的大脑图。

康韦说:“演习的重点不仅仅是阅读志愿者的思想。”“数千年来,人们一直在思考颜色的组织。颜色的物理基础(彩虹)是连续不断的色相渐变。但是人们并没有那样看待。他们将彩虹分为几类,将颜色排列成一个轮子。我们有兴趣了解大脑是如何做到这一点的,色调如何与亮度相互作用,例如将黄色变成棕色。”

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