Die Wirkung der Farbe Rot auf Gehirnströme

Zusammenfassung: Die Farbe Rot ist nicht besonders stark in Bezug auf die Stärke der Gamma-Oszillationen, die sie im Gehirn erzeugt.

Quelle: ESI

Rote Ampeln zwingen Autofahrer zum Anhalten. Rot hat eine Signal- und Warnwirkung. Aber spiegelt sich das auch im Gehirn wider?

Dieser Frage sind Forscher des Ernst Strongman Institute (ESI) of Neuroscience nachgegangen. Sie wollten sehen, ob die Farbe Rot die Gehirnströme stärker stimuliert als andere Farben.

Die Studie mit dem Titel „Human Visual Gamma for Color Stimuli“ wurde in der Zeitschrift veröffentlicht eLife.

Die Forschung von Benjamin J. Stoch, Alina Peter, Isabelle Ehrlich, Zora Nolte und ESI-Direktor Pascal Fries konzentriert sich auf den frühen visuellen Kortex, auch bekannt als V1. Es ist der größte visuelle Bereich im Gehirn und der erste Bereich, der Input von der Netzhaut erhält.

Wenn diese Region durch starke und räumlich homogene Bilder stimuliert wird, entstehen Gehirnwellen (Oszillationen) mit einer bestimmten Frequenz, die als Gammaband (30-80 Hz) bezeichnet wird. Aber nicht alle Bilder erzeugen diesen Effekt in gleichem Maße.

Farbe schwer zu bestimmen

„In letzter Zeit wurde viel geforscht, um herauszufinden, welche spezifischen Inputs Gammawellen antreiben“, erklärt Benjamin J. Stauch, der Erstautor der Studie. „Einer der visuellen Inputs scheinen die farbigen Oberflächen zu sein. Vor allem, wenn sie rot sind. Die Forscher interpretierten dies so, dass Rot evolutionär spezifisch für das visuelle System ist, weil zum Beispiel Früchte oft rot sind.“

Doch wie lässt sich die Wirkung von Farbe wissenschaftlich belegen? Oder widerlegen? Schließlich ist es schwierig, Farbe objektiv zu bestimmen, und es ist auch schwierig, Farben zwischen verschiedenen Studien zu vergleichen.

Jeder Computerbildschirm erzeugt eine andere Farbe, daher unterscheidet sich die rote Farbe auf einem Bildschirm von der anderen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, Farben zu identifizieren: basierend auf einem einzelnen Bildschirm, Wahrnehmungsbeurteilungen oder basierend darauf, was seine Eingaben mit der menschlichen Netzhaut machen.

Farben aktivieren Fotorezeptorzellen

Menschen nehmen Farbe wahr, wenn die Fotorezeptorzellen, Zapfen genannt, in der Netzhaut aktiviert werden. Sie reagieren auf Lichtreize, indem sie diese in elektrische Signale umwandeln, die dann an das Gehirn weitergeleitet werden.

Um Farben zu erkennen, benötigen wir mehrere Arten von Zapfen. Jede Art akzeptiert speziell einen bestimmten Wellenlängenbereich: Rot (L-Zapfen), Grün (M-Zapfen) oder Blau (S-Zapfen). Das Gehirn vergleicht dann, wie stark die jeweiligen Zapfen reagieren und löst einen Farbeindruck aus.

Es funktioniert ähnlich wie bei allen Menschen. Es wäre also möglich, Farben objektiv zu identifizieren, indem man misst, wie stark sie verschiedene Netzhautzapfen aktivieren. Wissenschaftliche Studien an Makaken haben gezeigt, dass das visuelle System der frühen Primaten zwei chromatische Achsen hatte, die von diesen Zapfen abhängig waren: Die LM-Achse vergleicht Rot mit Grün und die S-(L + M)-Achse ist Gelb mit Violett.

„Wir glauben, dass ein Farbkoordinatensystem, das auf diesen beiden Achsen basiert, richtig ist, um Farben zu identifizieren, wenn Forscher die Stärke von Gamma-Oszillationen untersuchen wollen. Es identifiziert Farben danach, wie stark und auf welche Weise das frühe visuelle System aktiviert wird“, sagt Benjamin J. Stauch.

Er und sein Team wollten eine größere Stichprobe von Individuen (N = 30) messen, da frühere Arbeiten zu farbbezogenen Gammaoszillationen meist mit kleinen Proben von wenigen Primaten oder menschlichen Teilnehmern durchgeführt wurden und Zapfenaktivierungsspektren genetisch von Individuum zu Individuum variieren können individuell,

Rot und Grün haben die gleiche Wirkung

Auf diese Weise untersuchten Benjamin J. Stauch und sein Team, ob Rot unverwechselbar ist und ob diese Farbe stärkere Gamma-Oszillationen verursacht als Grün mit ähnlicher Farbintensität (d. h. Kegelanisotropie).

Sie gingen auch einer Nebenfrage nach: Können farbinduzierte Gamma-Oszillationen auch mit der Magnetoenzephalographie (MEG), einer Methode zur Messung der magnetischen Aktivitäten des Gehirns, nachgewiesen werden?

Sie kamen zu dem Schluss, dass die Farbe Rot in Bezug auf die Stärke der von ihr verursachten Gamma-Oszillationen nicht besonders stark ist. Stattdessen erzeugen Rot und Grün Gamma-Oszillationen mit gleicher Stärke im frühen visuellen Kortex bei gleicher absoluter Anisotropie des LM-Kegels.

Darüber hinaus können farbinduzierte Gammawellen bei sorgfältiger Verarbeitung in menschlichem MEG gemessen werden, sodass zukünftige Forschung den 3R-Prinzipien von Tierversuchen (reduzieren, ersetzen, verfeinern) mit Menschen anstelle von nichtmenschlichen Primaten folgen könnte.

Farben, die nur den S-Kegel (blau) aktivieren, lösen im Allgemeinen schwache neuronale Reaktionen nur im frühen visuellen Kortex aus. Bis zu einem gewissen Grad ist dies zu erwarten, da der S-Zapfen in der Netzhaut von Primaten seltener, evolutionär älter und träger ist.

Die Ergebnisse dieser von ESI-Wissenschaftlern geleiteten Studie tragen zum Verständnis bei, wie der frühe menschliche visuelle Kortex Bilder kodiert, und könnten eines Tages zur Unterstützung der Entwicklung visueller Prothesen verwendet werden. Diese Prothesen können versuchen, den visuellen Kortex zu aktivieren, um Wahrnehmungseffekte zu erzeugen, die dem Sehen bei Menschen mit Netzhautschäden ähneln. Dieses Ziel bleibt jedoch unerreichbar.

siehe auch

Es muss mehr über die spezifischen Reaktionen des visuellen Kortex auf visuelle Eingaben verstanden werden.

Über diese Forschung in Nachrichten aus den visuellen Neurowissenschaften

Autor: Pressebüro
Quelle: ESI
Kontakt: Pressestelle – ESI
Bild: Bildnachweis: ESI / C. Kernberger

ursprüngliche Suche: uneingeschränkter Zugang.
„Menschliches visuelles Gamma für FarbreizeGeschrieben von Benjamin J. Stausch et al. eLife

Zusammenfassung

Menschliches visuelles Gamma für Farbreize

Im frühen visuellen Kortex von Primaten können durch homogene Farbflächen starke Gammaband-Oszillationen induziert werden (Peter et al., 2019; Shirhatti und Ray, 2018). Im Vergleich zu anderen Polymorphen wurden für rote Stimuli besonders starke Gamma-Oszillationen berichtet.

Die präkortikale Farbverarbeitung und die daraus resultierende Leistung der Eingänge zu V1 werden jedoch oft nicht vollständig kontrolliert. Daher können stärkere Reaktionen auf Rot auf Unterschiede in der Stärke der V1-Eingabe zurückzuführen sein.

Wir präsentierten Stimuli mit gleicher Leuchtdichte und konischem Kontrast im Farbkoordinatensystem basierend auf den Reaktionen des Nucleus geniculatum lateralis, der Haupteingangsquelle für Region V1. Unter Verwendung dieser Stimuli haben wir bei 30 menschlichen Teilnehmern eine Gehirn-MRT aufgezeichnet.

Wir fanden Gamma-Oszillationen im frühen visuellen Kortex, die sich im Gegensatz zu früheren Berichten nicht zwischen roten und grünen Stimuli mit gleichem LM-Zapfen-Kontrast unterschieden.

Bemerkenswerterweise induzierten blaue Stimuli mit ausschließlichem Kontrast auf der S-Kegel-Achse sehr schwache Gamma-Antworten, zusätzlich zu kleineren ereignisbezogenen Domänen und einer schwächeren Erkennungsleistung für Veränderungen.

Die Stärke menschlicher chromatischer Gamma-Antworten auf Stimuli auf der LM-Achse konnte gut durch die Varianz des LM-Kegels erklärt werden und zeigte keine offensichtliche Rotabweichung, wenn die Varianz des LM-Kegels richtig ausgeglichen wurde.