一個紅色的交通燈會讓我們停下來，由於它們的顏色特別顯眼，同樣道理，我們也可以立即發現樹上成熟的櫻桃。紅色被歸結為一種信號和警告作用。然而，這也反映在大腦中嗎？恩斯特·斯特林格曼神經科學研究所（ESI）的研究人員現在調查了這個問題。他們想知道紅色是否比其他顏色更強烈地觸發了腦電波。
新的研究集中在早期視覺皮層，也被稱為V1。它是大腦中最大的視覺區域，也是最先接受來自視網膜的輸入。當這個區域受到強烈的、空間上同質的圖像刺激時，腦電波（振蕩）會在一個被稱為伽馬波段（30-80赫茲）的特定頻率下產生。但並不是所有的圖像都能產生相同程度的這種效果。這項由本傑明-J-斯陶克、阿琳娜-彼得、伊莎貝爾-埃利希、佐拉-諾爾特和ESI主管帕斯卡爾-弗里斯進行的研究於今年早些時候發表在《eLife》雜誌上。
“最近，很多研究試圖探索哪種特定的輸入驅動伽馬波，”該研究的第一作者本傑明-J-斯塔赫解釋說。”一種視覺輸入似乎是彩色的表面。特別是如果它們是紅色的。研究人員解釋說，這意味着紅色對視覺系統來說在進化上是特殊的，因為，例如，水果通常是紅色的”。
但是，顏色的影響如何能被科學地證明？或反駁？畢竟，要客觀地定義一種顏色是很難的，而且在不同的研究之間比較顏色也同樣困難。每台電腦顯示器再現的顏色都不一樣，所以一個屏幕上的紅色和另一個屏幕上的紅色是不一樣的。此外，定義顏色的方法有很多：基於單一的顯示器、知覺判斷，或者基於它們的輸入對人類視網膜的影響。
視覺皮層是大腦的主要皮層區域，負責接收、整合和處理從視網膜轉達的視覺信息。它位於初級大腦皮層的枕葉，是大腦的最後部區域。視覺皮層根據功能和結構被分為五個不同的區域，稱為V1至V5。來自視網膜的視覺信息在進入視覺皮層時首先經過丘腦，在一個叫外側膝關節的核中發生突觸。然後這些信息離開外側膝狀體，到達視覺皮層的第一個區域V1，V1也被稱為初級視覺皮層。
顏色激活光感受器細胞
當視網膜上的感光細胞（即所謂的錐體）被激活時，人類就能感知到顏色。它們對光刺激的反應是將其轉化為電信號，然後傳輸到大腦。為了識別顏色，我們需要幾種類型的錐體。每種類型都對特定的波長範圍特別敏感：紅色（L錐體）、綠色（M錐體）或藍色（S錐體）。然後，大腦會比較各自的錐體反應的強烈程度，並推斷出顏色印象。
這對所有人類都有類似的作用。因此，通過測量顏色對不同視網膜錐體的激活程度，就有可能客觀地定義顏色。對獼猴的科學研究表明，早期靈長類動物的視覺系統有兩條基於這些錐體的顏色軸：L-M軸比較紅色到綠色，而S-（L+M）軸是黃色到紫色。”我們認為，當研究人員想探索伽馬振蕩的強度時，基於這兩個軸的顏色坐標系統是定義顏色的正確方法。它根據它們激活早期視覺系統的強度和方式來定義顏色，”本傑明-J-斯塔赫說。因為以前與顏色有關的伽馬振蕩的工作大多是用幾個靈長類動物或人類參與者的小樣本進行的，但錐體激活的光譜可能因個體而異，他和他的團隊想測量一個更大的個體樣本（N = 30）。
紅色和綠色具有同等效果
在此過程中，本傑明-J-斯陶克和他的團隊調查了紅色是否有什麼特別之處，以及這種顏色是否比顏色強度相當的綠色（即錐體對比）引起更強的伽瑪振蕩。而一個附帶的問題是。顏色引起的伽馬振蕩是否也能被腦磁圖（一種測量大腦磁活動的方法）檢測到？
他們的結論是，就其誘發的伽馬振蕩的強度而言，紅色並不是特彆強。相反，在相同的絕對L-M錐體對比下，紅色和綠色在早期視覺皮層產生同樣強烈的伽馬振蕩。此外，如果仔細處理，顏色誘導的伽馬波可以在人類腦磁圖中測量，因此未來的研究可以遵循動物實驗的3R原則（減少、替換、完善），使用人類而不是非人類靈長類動物。
只激活S錐體的顏色（藍色）通常似乎只在早期視覺皮層中引起微弱的神經元反應。在某種程度上，這是可以預期的，因為S錐體在靈長類動物的視網膜中不太常見，在進化上比較古老，而且比較遲鈍。
視覺義肢的開發
ESI科學家領導的這項研究的結果，了解人類早期視覺皮層如何編碼圖像，有朝一日可能會被用來幫助開發視覺義肢。這些義肢可能試圖激活視覺皮層，以誘導視網膜受損的人產生類似視覺的感知效果。然而，這個目標仍然是一個漫長的過程。在此之前，還需要了解更多關於視覺皮層對視覺輸入的具體反應。