Efek warna merah pada gelombang otak

Ringkasan: Warna merah tidak terlalu kuat dalam hal kekuatan osilasi gamma yang dihasilkannya di otak.

sumber: ESI

Lampu lalu lintas merah membuat pengemudi berhenti. Merah menghasilkan sinyal dan efek peringatan. Tetapi apakah ini juga tercermin di otak?

Para peneliti di Ernst Strongman Institute (ESI) of Neuroscience menyelidiki pertanyaan ini. Mereka ingin melihat apakah warna merah merangsang gelombang otak lebih kuat daripada warna lain.

Studi yang berjudul “Human Visual Gamma for Color Stimuli,” diterbitkan dalam jurnal eLife.

Penelitian oleh Benjamin J. Stoch, Alina Peter, Isabelle Ehrlich, Zora Nolte, dan Direktur ESI Pascal Fries berfokus pada korteks visual awal, yang juga dikenal sebagai V1. Ini adalah area visual terbesar di otak dan area pertama yang menerima input dari retina.

Ketika wilayah ini dirangsang oleh gambar yang kuat dan homogen secara spasial, gelombang otak (osilasi) muncul dengan frekuensi tertentu yang disebut pita gamma (30-80 Hz). Tetapi tidak semua gambar menghasilkan efek ini pada tingkat yang sama.

Sulit untuk menentukan warna

“Baru-baru ini, banyak penelitian telah mencoba untuk mengeksplorasi input spesifik mana yang mendorong gelombang gamma,” jelas Benjamin J. Stauch, penulis pertama studi tersebut. “Salah satu input visual tampaknya adalah permukaan berwarna. Terutama jika berwarna merah. Para peneliti menafsirkan ini berarti bahwa merah secara evolusioner spesifik untuk sistem visual karena buah-buahan, misalnya, seringkali berwarna merah.”

Tapi bagaimana efek warna bisa dibuktikan secara ilmiah? Atau membantahnya? Lagi pula, sulit untuk menentukan warna secara objektif, dan juga sulit untuk membandingkan warna antara studi yang berbeda.

Setiap layar komputer menghasilkan warna yang berbeda, sehingga warna merah pada layar yang satu berbeda dengan layar lainnya. Selain itu, ada berbagai cara untuk mengidentifikasi warna: berdasarkan satu layar, penilaian persepsi, atau berdasarkan apa yang dilakukan inputnya terhadap retina manusia.

Warna mengaktifkan sel fotoreseptor

Manusia merasakan warna ketika sel fotoreseptor, yang disebut kerucut, di retina diaktifkan. Mereka merespons rangsangan cahaya dengan mengubahnya menjadi sinyal listrik, yang kemudian ditransmisikan ke otak.

Untuk mengenali warna, kita membutuhkan beberapa jenis kerucut. Setiap spesies secara khusus menerima rentang panjang gelombang tertentu: merah (kerucut L), hijau (kerucut M), atau biru (kerucut S). Otak kemudian membandingkan seberapa kuat masing-masing kerucut merespons dan memunculkan kesan warna.

Ia bekerja sama untuk semua manusia. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk mengidentifikasi warna secara objektif dengan mengukur seberapa kuat mereka mengaktifkan kerucut retina yang berbeda. Studi ilmiah pada kera telah menunjukkan bahwa sistem visual primata awal memiliki dua sumbu kromatik yang bergantung pada kerucut ini: sumbu LM membandingkan merah dengan hijau, dan sumbu S—(L + M) berwarna kuning dengan ungu.

“Kami percaya bahwa sistem koordinat warna berdasarkan dua sumbu ini tepat untuk mengidentifikasi warna ketika peneliti ingin mengeksplorasi kekuatan osilasi gamma. Ini mengidentifikasi warna berdasarkan seberapa kuat dan dengan cara apa sistem visual awal diaktifkan,” kata Benjamin J. Stauch.

Dia dan timnya ingin mengukur sampel individu yang lebih besar (N = 30) karena pekerjaan sebelumnya pada osilasi gamma terkait warna sebagian besar telah dilakukan dengan sampel kecil dari beberapa primata atau peserta manusia, dan spektrum aktivasi kerucut dapat bervariasi secara genetik dari individu. untuk individu,

Merah dan hijau memiliki efek yang sama

Dengan melakukan ini, Benjamin J. Stauch dan timnya menyelidiki apakah merah itu khas dan apakah warna ini menyebabkan osilasi gamma yang lebih kuat daripada hijau dengan intensitas warna yang sama (yaitu, anisotropi kerucut).

Mereka juga mengeksplorasi pertanyaan sampingan: Dapatkah osilasi gamma yang diinduksi warna juga dideteksi oleh magnetoencephalography (MEG), sebuah metode untuk mengukur aktivitas magnetik otak?

Mereka menyimpulkan bahwa warna merah tidak terlalu kuat dalam hal kekuatan osilasi gamma yang ditimbulkannya. Sebaliknya, merah dan hijau menghasilkan osilasi gamma dengan kekuatan yang sama di korteks visual awal pada anisotropi kerucut LM absolut yang sama.

Selanjutnya, gelombang gamma yang diinduksi warna dapat diukur dalam MEG manusia ketika diproses dengan hati-hati, sehingga penelitian di masa depan dapat mengikuti prinsip 3R dari eksperimen hewan (mengurangi, mengganti, menyempurnakan) menggunakan manusia, bukan primata non-manusia.

Warna yang hanya mengaktifkan S-cone (biru) umumnya ditunjukkan untuk mendapatkan respon saraf yang lemah hanya di korteks visual awal. Sampai batas tertentu, ini bisa diduga, karena kerucut-S kurang umum pada retina primata, secara evolusi lebih tua, dan lebih lamban.

Hasil penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan ESI ini berkontribusi untuk memahami bagaimana korteks visual manusia purba mengkodekan gambar dan suatu hari nanti dapat digunakan untuk membantu pengembangan prostetik visual. Prostetik ini mungkin mencoba mengaktifkan korteks visual untuk menghasilkan efek persepsi yang mirip dengan penglihatan pada orang dengan kerusakan retina. Namun, tujuan ini tetap sulit dipahami.

Lihat juga

Lebih banyak yang perlu dipahami tentang respons spesifik korteks visual terhadap input visual.

Tentang penelitian ini dalam berita ilmu saraf visual

pengarang: kantor pers
sumber: ESI
Kontak: Kantor pers – ESI
gambar: Foto dikreditkan ke ESI / C. Kernberger

pencarian asli: akses terbuka.
“Gamma visual manusia untuk rangsangan warnaDitulis oleh Benjamin J. Stausch dkk. eLife

Ringkasan

Gamma visual manusia untuk rangsangan warna

Osilasi pita gamma yang kuat dapat diinduksi di korteks visual awal primata melalui permukaan warna yang homogen (Peter et al., 2019; Shirhatti dan Ray, 2018). Dibandingkan dengan polimorf lain, osilasi gamma yang sangat kuat telah dilaporkan untuk rangsangan merah.

Namun, pemrosesan warna pra-kortikal dan daya yang dihasilkan dari input ke V1 seringkali tidak sepenuhnya dikontrol. Oleh karena itu, respons yang lebih kuat terhadap warna merah mungkin disebabkan oleh perbedaan kekuatan input V1.

Kami menyajikan rangsangan dengan tingkat pencahayaan dan kontras kerucut yang sama dalam sistem koordinat warna berdasarkan respons nukleus genikulatum lateral, sumber input utama untuk wilayah V1. Dengan menggunakan rangsangan ini, kami merekam MRI otak pada 30 peserta manusia.

Kami menemukan osilasi gamma di korteks visual awal yang, berbeda dengan laporan sebelumnya, tidak berbeda antara rangsangan merah dan hijau dengan kontras kerucut LM yang sama.

Khususnya, rangsangan biru dengan kontras eksklusif pada sumbu kerucut S menginduksi respons gamma yang sangat lemah, selain domain terkait peristiwa yang lebih kecil dan kinerja deteksi perubahan yang lebih lemah.

Kekuatan respons gamma kromatik manusia terhadap rangsangan pada sumbu LM dapat dijelaskan dengan baik oleh varians kerucut LM dan tidak menunjukkan bias merah yang jelas ketika menyamakan varians kerucut LM dengan benar.