《SCIENCE ADVANCES》:A unifying principle of chromatic coding across biological and artificial systems
编辑推荐:
颜色是人类视觉的一个决定性特征,然而其与视觉系统各阶段空间结构的整合仍未被完全理解。经典观点认为颜色提供的空间信息很少,被粗略地表示并与亮度分离。研究人员表明,颜色的空间选择性并非固定不变,而是随着时间频率动态变换。在人类观察者中,稳态视觉诱发电位(stead
颜色是人类视觉的一个决定性特征,然而其与视觉系统各阶段空间结构的整合仍未被完全理解。经典观点认为颜色提供的空间信息很少,被粗略地表示并与亮度分离。研究人员表明,颜色的空间选择性并非固定不变,而是随着时间频率动态变换。在人类观察者中,稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials,SSVEPs)揭示了从较高时间频率下的低通调谐到较低频率下的带通调谐的明显转变。从猕猴V1记录的局部场电位(local field potentials,LFPs)表现出相同的转变,而色觉缺陷观察者表现出低通成分的选择性缺失,指向不同的潜在机制。对经过目标识别训练的深度神经网络(deep neural networks,DNNs)的分析揭示了类似的变换,表明这一原则也出现在人工视觉系统中。总之,这些发现确立了颜色空间调谐随时间尺度系统演化,为跨生物与人工系统的颜色编码提供了统一原则。
颜色是人类视觉的核心特征,支持物体识别、场景分割、交流与审美体验。然而,颜色信号如何与空间结构在不同视觉处理阶段整合,仍是未解之谜。传统“填色书”理论认为空间分析主要由亮度系统完成,颜色仅提供粗糙、低速的填充信息。但近年证据表明,颜色在空间视觉中不可或缺,例如猕猴V1中同时存在单拮抗与双拮抗神经元,分别具有低通与带通空间调谐。然而,人类电生理研究多报告颜色刺激的带通调谐,而心理物理测量则常显示低通敏感性,这种不一致的神经基础尚不清楚。基于视觉通路不同层级具有不同时间频率偏好的特性(外侧膝状体(LGN)偏好相对较高的时间频率,V1输入层偏好中间频率,输出层偏好更低频率),研究人员通过在不同时间频率下(3 Hz与15 Hz)记录稳态视觉诱发电位(SSVEP),以分别偏置早期和晚期处理阶段的贡献,并结合猕猴V1局部场电位(