Спросите невролога! это новая рубрика, где мы отвечаем на ваши вопросы о нейробиологии! Наш первый вопрос связан с личной перепиской Майкла в Азусе, штат Калифорния.

Майкл спрашивает: «Я недавно прочитал новостную статью о женщине, которая могла видеть больше цветов спектра, чем нормальный человек. Могут ли ученые увидеть разницу в мозге человека, который может видеть больше цветов по сравнению с нормальным человеком? А как насчет дальтоника?

Это интересный вопрос, Майкл! Насколько я могу судить, никто не проводил этот эксперимент, поэтому я сделаю прогноз на основе того, что мы знаем.

Сначала немного предыстории: состояние, о котором вы говорите, называется тетрахроматическим , то есть способностью видеть свет на четырех разных длинах волн, которая проявляется у людей как способность видеть в 100 раз больше цветов, чем у нормального человека. В нормальной сетчатке человека есть два типа светочувствительных клеток - колбочки, которые отвечают за цветовое зрение, и палочки. Каждая клетка конуса содержит специализированные белки, называемые опсинами, каждый из которых отвечает определенной длине волны, соответствующей красному, зеленому или синему цвету (что делает большинство из нас трихроматическими). Затем сетчатка преобразует эти световые волны в электрические импульсы и химические сигналы, которые затем отправляются в область мозга, называемую зрительной корой, где они дают полный спектр цветов, которые мы наблюдаем и ощущаем в окружающем нас мире. Птицы, рыбы и насекомые по своей природе являются тетрахроматическими, то есть они могут воспринимать ультрафиолетовые световые волны в дополнение к красному, зеленому и синему, и тетрахроматический человек, вероятно, сможет видеть то же самое. С другой стороны, у дальтоника, как правило, не хватает только одного из 3-х опсинов (что делает его дихроматическим), что может проявляться в определенной дальтонизме (то есть в том, что он может видеть зеленый и синий, но не в красном) или общей дальтонизации.

Как тетрахроматизм, так и дальтонизм обусловлены мутациями в генах, кодирующих опсины. В случае дальтонизма эти мутации приводят к потере функции, тогда как при тетрахроматизме происходит дублирование гена, вызывающее усиление функции. Оба условия довольно редки, дальтонизм затрагивает только 2% населения, и первый официальный случай человеческого тетрахромата был обнаружен только в 2010 году.

В статье, опубликованной в Journal of Vision в 2010 году, Габриэле Джордон и ее коллеги из Университета Ньюкасла использовали серию визуальных решений для определения женщины, которая видит мир через четырехканальный цветной фильтр. Они представили добровольцам три цветных круга, два из которых были одного чистого цвета, а один состоял из тонкой смеси красного и зеленого цветов. Для нормального человека все три круга выглядели одинаковыми, но благодаря своему дополнительному конусу тетрахромат смог отличить красный / зеленый круг от двух других. Так что это значит для вашего вопроса? Хотя маловероятно, что мозг тетрахромата или дальтоника будет значительно отличаться от мозга нормального человека, существуют способы, с помощью которых мы можем увидеть разницу в функции мозга, и, возможно, что еще более важно, эта разница может дать нам подсказки относительно как мозг обрабатывает информацию о цвете.

Итак, давайте разработаем эксперимент для решения вашего вопроса:

Чтобы провести различие между человеком с нормальным зрением и человеком, страдающим дальтонизмом, мы поместим наших добровольцев в устройство с функциональной магнитно-резонансной томографией или МРТ, одновременно подвергая их тесту цветового зрения. Поскольку fMRI обнаруживает изменения в активности мозга, мы будем использовать его как считывание того, воспринимается ли цвет. Для проверки цветового зрения добровольцам сначала будет показана серия парных цветных изображений, аналогичная следующей:

Когда представлено на рисунке A., зрительная кора обоих индивидуумов должна стать активной (что проявляется на фМРТ, когда эта область мозга «загорается»), потому что даже если нормальный человек воспринимает дополнительную информацию в виде цвета, дальтоник все еще воспринимает формы. Однако, когда он представлен на рисунке B., нормальный индивидуум воспринимает изменение зрительного стимула, которое затем фиксируется изменением активности зрительной коры, тогда как дальтоник не воспринимает никаких изменений, и поэтому не должно быть никаких изменений в сигнале МРТ от их зрительной коры. Таким образом, мы должны быть в состоянии правильно идентифицировать дальтоников на основе исключительно их сканирования мозга.

Затем мы покажем волонтерам рисунок C:

При представлении на Рисунке C. даже люди с дальтонизмом увидят, что число «2» появится в центре экрана, поэтому снова зрительная кора обоих людей должна быть активирована аналогичным образом. Затем мы можем сравнить образец активации, видимый после представления рисунка B (изменение цвета и формы), с рисунком активации, видимым после рисунка C (только изменение формы), и таким образом быть в состоянии изолировать восприятие цвета в зрительной коре.

Чтобы провести различие между человеком с нормальным зрением и тетрахроматом, мы снова поместим наших добровольцев в МРТ, только на этот раз мы попросим их выполнить задачу, аналогичную той, которая описана Габриэле Джордон и ее коллегами. Добровольцам сначала будут показаны три монохроматических круга (рисунок 1), а затем быстрый переход к рисунку 2, на котором два круга представляют собой один чистый цвет, а один круг становится тонкой смесью двух цветов:

Однако при представлении на рис. 1 зрительная кора обоих особей должна выглядеть одинаково, поскольку нормальные индивидуумы не могут отличить красный кружок от красно-зеленого (в реальной задаче то, что на рис. 2 было окрашено для в демонстрационных целях), когда нормальные люди показаны на рисунке 2., активность в их зрительной коре не должна меняться. Поскольку тетрахромат может обнаруживать изменение цвета (и, следовательно, воспринимать стимул как нечто новое), активность его зрительной коры должна возрастать. И так же, как в нашем эксперименте с дальтонизмом, мы должны быть в состоянии правильно идентифицировать особей тетрахроматов, основываясь исключительно на их сканировании мозга.

Надеюсь, это ответит на ваш вопрос, Майкл! Спасибо, что написали в!

Если у вас есть вопрос к одному из наших авторов нейробиологов, напишите Astra Bryant по адресу [email protected] или оставьте свой вопрос в поле для комментариев ниже.

Похожие

Комментарии