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　　光的本質(zhì)是電磁波，本身并沒有顏色。繽紛顏色是大腦的一種主觀創(chuàng)造，是視覺大腦通過對來自視網(wǎng)膜的光譜信息進(jìn)行加工處理，并賦予不同光譜信息不同的標(biāo)簽，才讓人類不僅能在自然界更好地生存，而且還感知到一個多彩絢麗的美麗世界。（中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心供圖）

　　大千世界，絢麗多彩。然而，英國科學(xué)家牛頓早在300多年前就意識到，光是無色的，并用棱鏡把陽光分離出七彩光波。我們之所以能看到色彩斑斕的世界，則要歸功于大腦里的“調(diào)色板”。我國科學(xué)家近期的一項研究成果，讓我們了解了大腦具有的“藝術(shù)家”氣質(zhì)。

　　中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心王偉研究員團隊與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院唐世明教授團隊合作，詳細(xì)描繪了等級化的不同視覺腦區(qū)的色調(diào)圖結(jié)構(gòu)，揭示了認(rèn)知層面上的顏色空間色調(diào)圓盤形成的神經(jīng)機制。相關(guān)研究成果8月26日在線發(fā)表于《神經(jīng)元》。

　　運動、形狀和顏色感知是視覺三大功能。人們對繽紛顏色的主觀審美感覺各自不同，顏色比其他任何感知覺更能說明感知覺是大腦神經(jīng)活動的產(chǎn)物?！肮獠ū旧碇皇请姶挪?，并沒有顏色，我們感知到的色調(diào)實際上只是我們大腦對于光的波長信息所添加的一種主觀標(biāo)簽。”王偉告訴《中國科學(xué)報》。

　　顏色空間有不同的類型，比如生理顏色空間和認(rèn)知顏色空間。王偉解釋，“生理顏色空間，是根據(jù)顏色對視網(wǎng)膜上的光感受器——視錐細(xì)胞的激活程度來定義的，用來描述視覺神經(jīng)元編碼外來光譜信息的神經(jīng)信號反應(yīng)，也就是大腦的光譜信息輸入；而認(rèn)知顏色空間，是通過心理物理實驗等測量方式測量人們對顏色的主觀感受而建立的，描述的則是這些外源光譜信息在大腦中經(jīng)過復(fù)雜的運算整合后直觀反映的人類對顏色的心理感知和認(rèn)知，相當(dāng)于大腦的光譜信息輸出?！?/p>

　　人類能識別出的數(shù)千種不同的色調(diào)，是大腦為不同波段的可見光信息設(shè)定的標(biāo)簽。視網(wǎng)膜上作為光探測器的視錐細(xì)胞有三種，分別檢測短波、中波和長波段的可見光，因此我們感知到的顏色空間也是三維的。一維是亮度，它反映了對視錐信號處理的“加和”能力，色調(diào)和飽和度是另外兩個維度，由不同視錐信號之間的激活差異產(chǎn)生。人類的顏色認(rèn)知空間，是通過心理認(rèn)知實驗測量出來的?；诩t、綠、藍(lán)三原色的顏色認(rèn)知空間，其色調(diào)維度，被描述為“色調(diào)圓盤”。與研究較深入的運動和形狀視覺相比，顏色在等級化的不同視覺腦區(qū)是如何進(jìn)行加工處理的，尤其是如何形成心理認(rèn)知層面上的“色調(diào)圓盤”，迄今仍然是謎。

　　為探索這個復(fù)雜的腦科學(xué)問題，研究人員利用內(nèi)源性信號光學(xué)成像、雙光子成像和電生理記錄等多種技術(shù)手段，對比研究了從初級（V1）到中高級（V2和V4）三個連續(xù)視皮層，對亮度完全相同的紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色刺激反應(yīng)的神經(jīng)活動。研究發(fā)現(xiàn)編碼不同光波波段的神經(jīng)元在這三個連續(xù)腦區(qū)內(nèi)聚集在分散的眾多小斑點區(qū)內(nèi)，并在其中形成由相鄰色調(diào)拼接構(gòu)成的“色調(diào)圖”。這些“色調(diào)圖”就好像許許多多大小不等的彩虹，散布在各個視覺大腦表面上。

　　研究結(jié)果顯示，隨著視皮層等級的提高，大腦色調(diào)功能圖譜逐漸發(fā)展并接近的心理認(rèn)知色調(diào)圖。“我們在研究中，將視皮層的顏色反應(yīng)和基于紅、綠、藍(lán)三原色和紅、綠、藍(lán)、黃四原色兩種認(rèn)知顏色空間都進(jìn)行了比對，發(fā)現(xiàn)無論使用哪一種認(rèn)知顏色空間，都同樣表現(xiàn)出隨著視皮層等級的提高，大腦顏色反應(yīng)越來越接近認(rèn)知顏色空間。”

　　“從神經(jīng)計算的角度分析，大腦似乎在逐步整合來自視網(wǎng)膜的相互拮抗的視錐神經(jīng)信號的輸入，從而生成人類認(rèn)知顏色空間?！蓖鮽ソ忉專耙曈X大腦作為一個整體，任何給定光的色調(diào)信息首先存在于V1中，但這種信息在V2和V4腦區(qū)經(jīng)過進(jìn)一步的整合和編碼處理后，初步形成人類各種主觀色調(diào)認(rèn)知，并結(jié)合其他更高級腦區(qū)比如顳側(cè)視皮層IT腦區(qū)神經(jīng)元的功能，大腦組成了一個復(fù)雜的神經(jīng)計算網(wǎng)絡(luò)，編碼外界千變?nèi)f化的光線變化，最終大腦中產(chǎn)生了豐富多彩的顏色標(biāo)簽?！?/p>

　　在王偉眼里，新印象派的點筆畫，形象地映射了這項最新研究成果?！按竽X就像一個畫家，運用新印象派的‘點筆畫’技術(shù)，不在調(diào)色板上預(yù)先調(diào)色，而是將未混勻的染料直接點在油畫布上，再由視覺大腦中的調(diào)色板調(diào)出新的顏色，最終展現(xiàn)出新印象的‘點彩派’風(fēng)格。”

　　專家表示，此項研究的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，不僅在于對這些色調(diào)圖結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描繪和研究，更是第一次定量檢測了三個不同等級的視覺皮層的色調(diào)圖（調(diào)色板）與我們主觀認(rèn)知的色調(diào)空間位置的匹配程度，這種匹配程度，隨著視覺皮層等級的提高而顯著提升。