Neuron | 唐世明課題組與合作者揭示大腦中顏色感知的調色板機制
2020年8月26日，《Neuron》期刊在線發(fā)表了題為《獼猴V1，V2和V4等級化的顏色處理機制》的研究論文，該研究由中國科學院神經科學研究所王偉研究組與北京大學生命科學學院唐世明研究組合作完成。該研究利用內源性信號光學成像、雙光子成像和電生理記錄等手段，詳細描繪了等級化的不同視覺腦區(qū)的色調圖結構，揭示了認知顏色空間形成的神經機制。
英國科學家牛頓早在18世紀就意識到，光波是電磁波，它本身并不具有顏色。我們能感知數(shù)千種不同的色調，是因為大腦中存在編碼不同波段可見光的神經元（選擇性反應）。從視網膜開始，作為光探測器的視錐細胞有三種，分別檢測短波、中波和長波段的可見光，按照紅、綠、藍三原色的調色機制，我們就能感覺到千變萬化的顏色。
然而我們的研究發(fā)現(xiàn)，大腦能感知豐富多彩的顏色世界并非是順理成章的事情。在初級視皮層V1中，對于處在可見光波段兩端的紅色和藍色，選擇性反應的神經元要比編碼其他顏色的神經元多，但這種不均衡的“調色板”在V2腦區(qū)逐漸得以改善，而在V4對7種顏色編碼的神經元數(shù)量則已經變得較為均衡，形成調和均衡的七彩調色板。因此，大腦中與我們主觀顏色感知匹配的色調圖（調色板）是在較高級的皮層完成的。
中國科學院神經科學研究所劉曄博士和北京大學交叉科學研究院李明博士（已畢業(yè)）是本文的共同第一作者，北京大學生命科學學院唐世明研究員和中國科學院神經科學研究所王偉研究員是本文共同通訊作者。倫敦大學學院的Stewart Shipp博士、曼徹斯特大學的Niall McLoughlin博士、中國科學技術大學的楊煜鵬博士在研究的不同階段做出了貢獻。本研究得到國家自然科學基金、中國科學院、上海市教育部的資助。
A，光的本質是電磁波，本身并沒有顏色。視網膜上的視錐細胞可將光譜信息轉化為神經信號，大腦再將這些信號加工處理最終創(chuàng)造出我們對顏色的主觀感知。
B，本研究利用多種技術手段，描繪并分析了V1、V2、V4三個連續(xù)視覺腦區(qū)中的色調圖。
C，通過定量檢測三個不同等級的視覺皮層的色調圖（調色板），研究者發(fā)現(xiàn)大腦中編碼顏色的神經元（調色板），隨著視覺皮層處理等級上升，存在一個逐步調和、均衡的腦機制，最終與我們主觀認知的色調空間相匹配。
論文鏈接：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30581-X
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