新しい色が見えるように脳を訓練できますか?

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概要: 研究者は、私たちの脳が 3 つの原色の入力を受け取り、それらを私たちが見ることのできるさまざまな色の範囲に変換できるかどうかを疑問視しています。

出典:コーディス

オスとメスのシジュウカラの見分けに苦労している野鳥観察者にとって、答えはここにあります。 オスのトサカは、実際には他のおっぱいには紫外線 (UV) として見えますが、これは私たち人間には見えません。

他の霊長類と同様に、私たちの視覚は赤、緑、青の 3 色しかありません。 他の多くの哺乳類は通常 2 つ (青と緑) で見えますが、鳥類は 4 つ (赤、緑、青、UV) が混在して見えます。

私たちの脳が 3 つの主要な入力を受け取って、それらを私たちが知覚するすべての色に変換できるとしたら、少し頭を働かせるだけで、新しい色合いを解き放つことができるでしょうか?

進化に目を向ける

今日私たちが知っていて愛している目は、地球の最も初期の生物のいくつかで、8億年前に進化の旅を始めた可能性があります。

「これらの先祖代々の生き物は水中に住んでいたため、光源を認識して昼と夜を区別し、深さを示すことができれば、生存に役立ちます」とバーデンは言います。

その結果、進化によってメラトニン受容体がオプシンタンパク質に変異し、これがほぼすべての光受容体の基礎となり、5 億年以上前のカンブリア紀の爆発時に脊椎動物の網膜につながりました。

古典的な脊椎動物の視覚系の進化に魅了された Baden は、2 光子イメージングと計算解析を特殊なカメラと光度計を使ったフィールドワークと共に使用して、ゼブラフィッシュを私たちの祖先のモデルとして研究しました。

「ゼブラフィッシュには、錐体細胞として知られる赤、緑、青、UV の 4 つの色受容体があり、それぞれが異なる役割を果たしています。 赤い錐体は明るさを感じることがわかりました。 緑と青の感覚色。 UVは食品の識別に役立ちます。 重要なのは、すべての色知覚処理が光受容体の出力シナプス、つまり網膜自体で発生することです」と Baden 氏は説明します。

私たちの認識の産物

私たちの視覚的な配置は、ゼブラフィッシュとは著しく対照的です。ゼブラフィッシュの 4 つの網膜錐体はニューロンとして機能し、それぞれが異なる細胞表面タンパク質を持ち、波長入力を直接、したがって簡単に区別する作業を行います。

人間の網膜には 3 つの色受容体があり、それぞれが光スペクトルの異なる部分に敏感です。 1 つの短波長コーンは、青色として認識される光に反応します。 他の 2 つの中波長コーンは緑を「感知」し、残りの長波長コーンは赤を「感知」します。

しかし、ゼブラフィッシュとは異なり、これらは私たちの色知覚の最初の段階にすぎません。

私たちの脳が 3 つの主要な入力を受け取って、それらを私たちが知覚するすべての色に変換できるとしたら、少し頭を働かせるだけで、新しい色合いを解き放つことができるでしょうか? 画像はパブリック ドメインにあります

「青」の網膜錐体は区別されますが、他の 2 つ (名目上は「緑」と「赤」) は、実際には両方とも「赤」の錐体です。わずかに異なる波長に応答して緑を感知するオリジナルと複製です。 重要なことに、進化的および分子的観点から、それらは同一です。

「その結果、網膜回路はそれらを区別できず、問題を脳に外注します。 このプロセスがどのように機能するかは謎のままですが、幼児期の発達段階で確立された一種のアルゴリズムが関与している可能性があります」と Baden 氏は述べています。

色空間を拡張できない賢明な理由

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しかし、私たちの色の感覚が光受容体の信号を解読する脳によって生成されるのであれば、デジタル画像を操作するためにソフトウェアを微調整するなど、神経処理を教えたり、色空間を拡大するために進化させたりできないのはなぜですか?

「脳が錐体の信号を比較して色の感覚を生み出すとき、脳は元の波長を推測します。 これを達成するために、神経回路は、どの光受容体に耳を傾けているかを知る必要があります」と Baden 氏は言います。

「処理する信号はすでにほとんどありませんが、私たちの大きな脳は処理することを学習しています。 全体として、脳はこれを可能な限り推し進めており、今では錐体の既存の波長で機能するように配線されています。」

最終的には、洗練されたアルゴリズムでさえ入力によって制限されます。これは、色空間を拡張する唯一の方法は網膜入力を変更することであることを示唆しています.

しかし、進化によって失われた先祖代々の視力が私たちにもたらされ、たとえば紫外線を見ることができるようになるとしたら、がんのリスクが高まるなどのトレードオフが必要になる可能性があります。

驚くべきことに、事実上すべての現生脊椎動物 (魚類、両生類、爬虫類、鳥類) は、祖先の色受容体を完全に保持しています。

「私たちを含む哺乳類は、色覚のゴールド スタンダードとはほど遠いものであり、実際には外れ値であり、おそらく恐竜の時代にさかのぼる進化的生存戦略の結果です。 本当の問題は、どうすればもっと多くのものを見ることができるかということではなく、私たちが持っているわずかなもので、どうすれば私たちと同じくらい多くのものを見ることができるでしょうか?」 バーデンはこう締めくくります。

この色知覚研究ニュースについて

著者: Press OfficeSource: CordisContact: Press Office – CordisImage: 画像はパブリック ドメインにあります



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