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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【文匯報(bào)】中國(guó)科學(xué)家解開(kāi)大腦“調(diào)色板”之謎

2020-08-27 文匯報(bào) 許琦敏

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　早在18世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家牛頓就意識(shí)到，光波其實(shí)是一種波長(zhǎng)在特定范圍內(nèi)的電磁波，它并不具有顏色。我們之所以能識(shí)別出數(shù)千種不同的色調(diào)，其實(shí)是大腦為視網(wǎng)膜感知到的可見(jiàn)光信息所設(shè)定的識(shí)別標(biāo)簽。

　　當(dāng)我們使用畫(huà)圖軟件時(shí)，會(huì)有不同的調(diào)色工具從不同維度來(lái)調(diào)節(jié)顏色：最基本的是通過(guò)紅黃藍(lán)三原色的不同配比，精準(zhǔn)調(diào)配出我們所需要的顏色；此外還有顏色的飽和度、亮度的調(diào)節(jié)等。那么，大腦中是否也有這樣一個(gè)“調(diào)色板”呢？

　　早在十年前，王偉研究員團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始探索這個(gè)問(wèn)題?！按笮∈蠛拓埧苿?dòng)物都感知不到色彩，所看到的只是一個(gè)灰度世界?！彼f(shuō)，靈長(zhǎng)類動(dòng)物、部分魚(yú)類等動(dòng)物才具有分辨色彩的視覺(jué)，因此實(shí)驗(yàn)難度非常大。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，他的研究團(tuán)隊(duì)一步步勾勒出了大腦認(rèn)知顏色空間形成的神經(jīng)機(jī)制。

　　我們的視網(wǎng)膜上有三種視錐細(xì)胞，分別檢測(cè)短波、中波和長(zhǎng)波段的可見(jiàn)光。當(dāng)一束光射入眼睛時(shí)，這三種視錐細(xì)胞會(huì)分別根據(jù)自身波段檢測(cè)特點(diǎn)，向大腦發(fā)出不同的信號(hào)——長(zhǎng)波標(biāo)記為紅色，中波標(biāo)記為綠色，短波則標(biāo)為藍(lán)色。

　　“這有點(diǎn)類似衛(wèi)星導(dǎo)航定位，人們可以根據(jù)來(lái)自三顆衛(wèi)星的不同信號(hào)，得出自己所處的位置坐標(biāo)?！蓖鮽ソ忉尩溃竽X接收到針對(duì)同一束光經(jīng)過(guò)三路不同視錐細(xì)胞的信號(hào)輸入時(shí)，就能合成還原出來(lái)自外界的光波信號(hào)，并賦予相應(yīng)的顏色標(biāo)簽。

　　不過(guò)，在大腦中這三路視覺(jué)信號(hào)的“調(diào)色”過(guò)程，還需要通過(guò)不同級(jí)別的視覺(jué)皮層逐步完成。目前，在靈長(zhǎng)類視覺(jué)大腦腹側(cè)通路中，初級(jí)視覺(jué)皮層（V1），途徑紋外皮層(V2和V4)，到顳側(cè)皮層（IT）的各個(gè)視覺(jué)腦區(qū)，都發(fā)現(xiàn)了編碼色彩的神經(jīng)元。色彩在不同等級(jí)的視覺(jué)腦區(qū)中是如何進(jìn)行加工處理的？尤其在心理主觀層面上的顏色認(rèn)知空間又是如何形成的？

　　為探索這個(gè)復(fù)雜的腦科學(xué)問(wèn)題，王偉與唐世明教授實(shí)驗(yàn)室合作，將雙光子成像等先進(jìn)技術(shù)，用在了該課題的研究上。研究發(fā)現(xiàn)，在V1、V2和V4三個(gè)連續(xù)視覺(jué)腦區(qū)中，都存在著眾多大小不一離散分布的顏色反應(yīng)斑點(diǎn)區(qū)，編碼不同光波波段的神經(jīng)元就聚焦這些斑點(diǎn)區(qū)內(nèi)，從而形成了由相鄰色調(diào)拼接構(gòu)成的“色調(diào)圖”。這些“色調(diào)圖”猶如許許多多大小不等的彩虹，散布在各個(gè)視覺(jué)大腦表面上。

　　從神經(jīng)計(jì)算的角度分析，大腦似乎在逐步整合來(lái)自視網(wǎng)膜的相互拮抗的視錐神經(jīng)信號(hào)的輸入?！捌鋵?shí)，色調(diào)信息的處理，除了上面提到的腦區(qū)外，還有更高級(jí)腦區(qū)的參與，由此產(chǎn)生各種神經(jīng)元反應(yīng)，并組成了一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。”論文第一作者、王偉研究組博士生劉曄介紹，大腦中的顏色標(biāo)簽非常豐富，我們才得以感受到外界千變?nèi)f化的光影交錯(cuò)，并在不斷升級(jí)的大腦信息處理中，將更多主觀感受與外在世界融合在一起。

　　紅花綠葉、藍(lán)天白云，這些色彩是物體本身具有的，還是來(lái)自人的感知？最近，中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心王偉研究組和北京大學(xué)唐世明研究組合作，詳細(xì)描繪出了大腦中的“調(diào)色板”是如何給眼睛看到的世界“染”上各種顏色的。8月26日深夜，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《神經(jīng)元》在線發(fā)表了相關(guān)論文。
　　早在18世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家牛頓就意識(shí)到，光波其實(shí)是一種波長(zhǎng)在特定范圍內(nèi)的電磁波，它并不具有顏色。我們之所以能識(shí)別出數(shù)千種不同的色調(diào)，其實(shí)是大腦為視網(wǎng)膜感知到的可見(jiàn)光信息所設(shè)定的識(shí)別標(biāo)簽。
　　當(dāng)我們使用畫(huà)圖軟件時(shí)，會(huì)有不同的調(diào)色工具從不同維度來(lái)調(diào)節(jié)顏色：最基本的是通過(guò)紅黃藍(lán)三原色的不同配比，精準(zhǔn)調(diào)配出我們所需要的顏色；此外還有顏色的飽和度、亮度的調(diào)節(jié)等。那么，大腦中是否也有這樣一個(gè)“調(diào)色板”呢？
　　早在十年前，王偉研究員團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始探索這個(gè)問(wèn)題?！按笮∈蠛拓埧苿?dòng)物都感知不到色彩，所看到的只是一個(gè)灰度世界?！彼f(shuō)，靈長(zhǎng)類動(dòng)物、部分魚(yú)類等動(dòng)物才具有分辨色彩的視覺(jué)，因此實(shí)驗(yàn)難度非常大。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，他的研究團(tuán)隊(duì)一步步勾勒出了大腦認(rèn)知顏色空間形成的神經(jīng)機(jī)制。
　　我們的視網(wǎng)膜上有三種視錐細(xì)胞，分別檢測(cè)短波、中波和長(zhǎng)波段的可見(jiàn)光。當(dāng)一束光射入眼睛時(shí)，這三種視錐細(xì)胞會(huì)分別根據(jù)自身波段檢測(cè)特點(diǎn)，向大腦發(fā)出不同的信號(hào)——長(zhǎng)波標(biāo)記為紅色，中波標(biāo)記為綠色，短波則標(biāo)為藍(lán)色。
　　“這有點(diǎn)類似衛(wèi)星導(dǎo)航定位，人們可以根據(jù)來(lái)自三顆衛(wèi)星的不同信號(hào)，得出自己所處的位置坐標(biāo)?！蓖鮽ソ忉尩?，大腦接收到針對(duì)同一束光經(jīng)過(guò)三路不同視錐細(xì)胞的信號(hào)輸入時(shí)，就能合成還原出來(lái)自外界的光波信號(hào)，并賦予相應(yīng)的顏色標(biāo)簽。
　　不過(guò)，在大腦中這三路視覺(jué)信號(hào)的“調(diào)色”過(guò)程，還需要通過(guò)不同級(jí)別的視覺(jué)皮層逐步完成。目前，在靈長(zhǎng)類視覺(jué)大腦腹側(cè)通路中，初級(jí)視覺(jué)皮層（V1），途徑紋外皮層(V2和V4)，到顳側(cè)皮層（IT）的各個(gè)視覺(jué)腦區(qū)，都發(fā)現(xiàn)了編碼色彩的神經(jīng)元。色彩在不同等級(jí)的視覺(jué)腦區(qū)中是如何進(jìn)行加工處理的？尤其在心理主觀層面上的顏色認(rèn)知空間又是如何形成的？
　　為探索這個(gè)復(fù)雜的腦科學(xué)問(wèn)題，王偉與唐世明教授實(shí)驗(yàn)室合作，將雙光子成像等先進(jìn)技術(shù)，用在了該課題的研究上。研究發(fā)現(xiàn)，在V1、V2和V4三個(gè)連續(xù)視覺(jué)腦區(qū)中，都存在著眾多大小不一離散分布的顏色反應(yīng)斑點(diǎn)區(qū)，編碼不同光波波段的神經(jīng)元就聚焦這些斑點(diǎn)區(qū)內(nèi)，從而形成了由相鄰色調(diào)拼接構(gòu)成的“色調(diào)圖”。這些“色調(diào)圖”猶如許許多多大小不等的彩虹，散布在各個(gè)視覺(jué)大腦表面上。
　　從神經(jīng)計(jì)算的角度分析，大腦似乎在逐步整合來(lái)自視網(wǎng)膜的相互拮抗的視錐神經(jīng)信號(hào)的輸入?！捌鋵?shí)，色調(diào)信息的處理，除了上面提到的腦區(qū)外，還有更高級(jí)腦區(qū)的參與，由此產(chǎn)生各種神經(jīng)元反應(yīng)，并組成了一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)?！闭撐牡谝蛔髡?、王偉研究組博士生劉曄介紹，大腦中的顏色標(biāo)簽非常豐富，我們才得以感受到外界千變?nèi)f化的光影交錯(cuò)，并在不斷升級(jí)的大腦信息處理中，將更多主觀感受與外在世界融合在一起。
　　

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