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Os pesquisadores descodificam mapas do cérebro da percepção de cor humana

Os pesquisadores no instituto nacional do olho (NEI) descodificaram mapas do cérebro da percepção de cor humana. Os resultados, publicados hoje na biologia actual, abrem um indicador em como o processamento da cor é organizado no cérebro, e em como o cérebro reconhece e agrupa cores no ambiente.

O estudo pode ter implicações para a revelação de relações do máquina-cérebro para próteses visuais. Os NEI são parte dos institutos de saúde nacionais.

“Este é um dos primeiros estudos para determinar que cor que uma pessoa está vendo baseou em medidas directas da actividade de cérebro,” disse Bevil Conway, Ph.D., chefe da unidade dos NEI na sensação, cognição e acção, que conduziram o estudo. “A aproximação deixa-nos obter em perguntas fundamentais de como nós percebemos, categorizamos, e compreendemos a cor.”

O cérebro usa os sinais claros detectados pelos fotorreceptores do cone da retina como os blocos de apartamentos para a percepção de cor. Três tipos de fotorreceptores do cone detectam a luz sobre uma escala dos comprimentos de onda. O cérebro mistura e categoriza estes sinais perceber a cor em um processo que não seja bom compreendido.

Para examinar este processo, Isabelle Rosenthal, Katherine Hermann, e Shridhar Singh, os companheiros do cargo-bacharelado no laboratório de Conway e os co-primeiros autores no estudo, usaram a encefalografía magnética ou o “megohm,” uma tecnologia dos anos de idade 50 que gravasse não invasora os campo magnèticos minúsculos que acompanham a actividade de cérebro.

A técnica fornece uma medida directa da actividade do neurónio usando uma disposição de sensores em torno da cabeça. Revela as mudanças de milissegundo-por-milissegundo que acontecem no cérebro permitir a visão. Os pesquisadores gravaram testes padrões da actividade como imagens especialmente projetadas vistas voluntários da cor e relataram as cores que viram.

Os pesquisadores trabalharam com matiz cor-de-rosa, azuis, verdes, e alaranjadas de modo que pudessem activar as classes diferentes de fotorreceptores em maneiras similares. Estas cores foram apresentadas a dois níveis da luminância - luz e obscuridade. Os pesquisadores usaram uma forma espiral do estímulo, que produzisse uma resposta forte do cérebro.

Os pesquisadores encontraram que os participantes do estudo tiveram testes padrões originais da actividade de cérebro para cada cor. Com bastante dados, os pesquisadores poderiam prever das gravações do megohm que cor um voluntário estava olhando - essencialmente descodificando o mapa do cérebro da cor que processam, ou a “mente-leitura.”

“O ponto do exercício não era meramente ler as mentes dos voluntários,” Conway disse. Os “povos têm querido saber sobre a organização das cores para milhares de anos. A base física para a cor; o arco-íris; é um inclinação contínuo das matiz. Mas os povos não o vêem essa maneira. Cinzelam o arco-íris em categorias e arranjam as cores como uma roda. Nós estávamos interessados em compreender como o cérebro faz este acontecer, como a matiz interage com o brilho, como girar amarelo no marrom.”

Como um exemplo, em uma variedade de línguas e culturas, os seres humanos têm uns nomes mais distintos para cores mornas (amarelos, vermelhos, laranjas, marrons) do que para cores frescas (azuis, verdes). É longo sabido que os povos usam consistentemente uma variedade mais larga de nomes para as matiz mornas a níveis diferentes da luminância (por exemplo “amarelo” contra o “marrom”) do que para matiz frescas (por exemplo o “azul” é usado para a luz e a obscuridade).

A descoberta nova mostra que os testes padrões da actividade de cérebro variam mais entre matiz mornas claras e escuras do que para matiz frescas claras e escuras. Os resultados sugerem que nossa propensão universal ter mais nomes para matiz mornas possa realmente ser enraizada em como a cor de processos do cérebro humano, não na língua ou na cultura.

Para nós, a cor é um sistema modelo poderoso que revele indícios a como a mente e o trabalho de cérebro. Como o cérebro organiza e categoriza a cor? Que nos faz pensar uma cor é mais similar a outra? Usando esta aproximação nova, nós podemos usar o cérebro para descodificar como percepção de cor trabalhamos - e no processo, descubra esperançosamente como o cérebro transforma dados de sentido em percepções, em pensamentos, e finalmente em acções.”

Bevil Conway, PhD, chefe da unidade na sensação, cognição e acção, instituto nacional do olho