30 януари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ефектът на червения цвят върху мозъчните вълни

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 17 октомври 2022 в 00:01 15100
Хората възприемат цветовете, когато фоторецепторните клетки, т.нар. колбички, се активират в ретината. Те реагират на светлинните стимули, като ги преобразуват в електрически сигнали, които след това се предават на мозъка. Ако се изберат максимално оцветени цветове в цветовото пространство RGB, мозъкът реагира с гама осцилации в различна степен (горният ред). На долния ред са показани цветове, които активират колбичките на ретината в еднаква степен и създават еднакво силни гама осцилации в мозъка. Кредит: © ESI/C. Kernberger
Свързани новини

Червените светофари карат водачите да спират. Червеният цвят има сигнален и предупредителен ефект. Но отразява ли се това и в мозъка?

Въпросът дали червеният цвят предизвиква мозъчни вълни по-силно, отколкото други цветове, се проучва от изследователи от Института по невронаука "Ернст Щрунгман" (ESI), а резултатите са публикувани в списание eLife.

Екипът на ESI се фокусира върху ранната зрителна кора, известна още като V1. Тя е най-голямата зрителна област в мозъка и първата, която получава входни данни от ретината.

Когато тази област се стимулира от силни и пространствено хомогенни изображения, възникват мозъчни вълни (осцилации) със специфична честота, наречена гама диапазон (30-80 Hz). Но не всички изображения предизвикват този ефект в еднаква степен.

Зрителната кора Зрителната кора е основната корова област на мозъка, която получава, интегрира и обработва визуалната информация, предавана от ретината. Разположена е в тилния дял на основната мозъчна кора, който се намира в най-задната част на мозъка.

Зрителната кора е разделена на пет различни области, наречени V1 до V5, въз основа на функцията и структурата. Зрителната информация от ретината, която се придвижва към зрителната кора, първо преминава през таламуса, където се синхронизира в ядро, наречено латерален геникулат. След това тази информация напуска латералния геникулат и се придвижва към V1 - първата област на зрителната кора. V1, която е разположена около калкариновата бразда, е известна още като първична зрителна кора.

Невронният път е отговорен за свързването на определена част от нервната система с друга чрез сноп от аксони, дълги влакна на невроните. Зрителната информация напуска окото с помощта на зрителния нерв. Аксоните се пресичат частично в средата на зрителната хиазма. След това аксоните, известни като оптичен тракт, който се свързва около средния мозък, за да достигне до латералното геникуларно ядро. Латералното геникуларно ядро е зоната, където аксоните трябва да синапсират. След това аксоните преминават през бялото вещество и действат като оптични лъчи, които накрая се връщат в първичната зрителна кора, разположена в задната част на мозъка. Кредит: Wikimedia Commons

Илюстрация на анатомията на мозъка.

Цветът е труден за определяне

"Напоследък много изследвания се опитват да проучат кой конкретен вход задвижва гама вълните", обяснява Бенджамин Щаух (Benjamin J. Stauch), водещ автор на изследването. "Един визуален вход изглежда включва цветни повърхности. Особено ако са червени. Изследователите тълкуват това в смисъл, че червеното е еволюционно специално за зрителната система, защото например плодовете често са червени."

Но как може да се докаже научно ефектът на цветовете? Или да бъде опроверган? В края на краищата е трудно да се дефинира обективно един цвят, а също толкова трудно е да се сравняват цветовете между различни изследвания.

Всеки компютърен монитор възпроизвежда даден цвят по различен начин, така че червеното на един екран не е същото като на друг. Освен това има различни начини за определяне на цветовете: въз основа на монитор, възприемателни преценки или въз основа на това, какво прави входът им с човешката ретина.

Цветовете активират фоторецепторните клетки

Хората възприемат цветовете, когато в ретината се активират фоторецепторните клетки, т.нар. колбички. Те реагират на светлинните стимули, като ги преобразуват в електрически сигнали, които след това се предават на мозъка.

Кредит: Benjamin J. Stauch et al. eLife

За да разпознаваме цветовете, се нуждаем от няколко вида колбички. Всеки тип е особено възприемчив към определен диапазон от дължини на вълните: червени (L колбички), зелени (M колбички) или сини (S колбички). След това мозъкът сравнява колко силно са реагирали съответните колбички и извежда впечатлението за цвят.

Подобно е действието и при всички човешки същества. Следователно би било възможно цветовете да се определят обективно, като се измери колко силно активират различните колбички на ретината. Научните изследвания с макаци показват, че ранната зрителна система на приматите има две цветни оси, основани на тези колбички: по оста L-M се сравняват червеното и зеленото, а по оста S-(L+M) - жълтото и виолетовото.

"Смятаме, че цветовата координатна система, базирана на тези две оси, е подходяща за определяне на цветовете, когато изследователите искат да изследват силата на гама осцилациите. Тя определя цветовете според това колко силно и по какъв начин активират ранната зрителна система", разказва Бенджамин Й. Щаух.

Той и екипът му са искали да измерят по-голяма извадка от индивиди (N = 30), защото предишната работа върху свързаните с цветовете гама осцилации е била провеждана предимно с малки извадки от няколко примати или хора, а спектрите на активиране на колбичките могат да варират генетично при отделните индивиди,

Червеният и зеленият цвят имат еднакъв ефект

По този начин Бенджамин Й. Щаух и неговият екип изследват дали червеният цвят е специален и дали този цвят предизвиква по-силни гама осцилации от зеления със сравним интензитет на цвета (т.е. контраст на колбичките).

Тези цветове активират еднакво силно колбичките, отговорни за цветното зрение, на ретината. Следователно те предизвикват еднакво силни осцилации в мозъка. Кредит: ESI/C. Kernberger

Изследователите разглеждат и един страничен въпрос: Могат ли предизвиканите от цветовете гама осцилации да бъдат засечени и чрез магнитоенцефалография (МЕГ) - метод за измерване на магнитната активност на мозъка?

Авторите стигат до заключението, че червеният цвят не е особено силен по отношение на силата на предизвиканите от него гама осцилации. По-скоро червеният и зеленият цвят предизвикват еднакво силни гама осцилации в ранната зрителна кора при един и същ абсолютен контраст L-M на конуса.

Освен това индуцираните от цветовете гама вълни могат да бъдат измерени в човешка МЕГ при внимателно третиране, така че бъдещите изследвания биха могли да следват 3R принципите за експерименти с животни (Reduce, Replace, Refine - намаляване, заместване, усъвършенстване), като използват хора, а не примати.

Цветовете, които активират само S-конуса (синьото), като цяло изглежда предизвикват слаби невронни отговори в ранната зрителна кора. До известна степен това е очаквано, тъй като S-конусът е по-рядко срещан в ретината на приматите, еволюционно по-стар е и по-бавен.

Разработване на зрителни протези

Резултатите от това изследване, ръководено от учени от ESI, допринасят за разбирането на това как ранната човешка зрителна кора кодира образи и един ден могат да бъдат използвани за разработване на зрителни протези. Тези протези могат да се опитат да активират зрителната кора, за да предизвикат подобни на зрението възприятия при хора с увредена ретина. Тази цел обаче все още е далеч.

Справка:  “Human visual gamma for color stimuli” by Benjamin J Stauch, Alina Peter, Isabelle Ehrlich, Zora Nolte and Pascal Fries, 9 May 2022, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.75897

Източник: Scientists Investigate the Effect of the Color Red on Brain Waves
Max Planck Institute


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.