В мире, который мы видим, цвета играют ключевую роль, наполняя наши дни яркими красками, делая всё таким живым и осязаемым. Но задумывались ли вы когда-нибудь, одинаково ли все воспринимают эти оттенки? Если для одного человека цвет свежей травы — насыщенно-зелёный, то для другого он может быть чуть иным? Этот вопрос давно волнует не только философов, но и учёных. Недавние исследования в области нейробиологии пролили свет на эту загадку, показывая, что наш мозг удивительно схожим образом реагирует на цветовые стимулы. Это открытие может помочь нам лучше понять, как функционирует наше зрительное восприятие и почему мир для всех нас выглядит таким похожим, хотя и остаётся место для индивидуальных различий. Приглашаем вас углубиться в детали этого захватывающего научного прорыва.

Как мозг людей реагирует на цвета

Человеческий мозг, этот удивительный орган, каждый день обрабатывает гигабайты информации, поступающей через наши глаза. Цветное зрение — одно из самых сложных явлений в этом процессе. Долгое время оставалось неясным, насколько индивидуально восприятие определённого оттенка.

Многие задавались вопросом, мой красный совпадает ли с красным другого человека? Хотя окончательный ответ на этот философский вопрос пока не найден, современные нейробиологические методы позволяют нам исследовать, похожим ли образом мозг всё же обрабатывает цветовые сигналы у разных людей.

Предыдущие изыскания показывали, что можно «расшифровать», какой цвет видит человек, анализируя его собственные мозговые импульсы. Однако возможность таких расшифровок между разными мозгами оставалась неисследованной.

Сходство мозговой активности при восприятии цвета у разных людей

Исследователи Михаэль Баннерт и Андреас Бартельс из Тюбингенского университета и Института биологической кибернетики Макса Планка задались целью выяснить, вызывают ли цвета похожие схемы мозговой активности у разных людей. Кроме того, они стремились понять, как организация мозга, основанная на зрительном пространстве, влияет на обработку цветовых сигналов.

Ключевым моментом их исследования стало использование методики, которая сопоставляла паттерны мозговых реакций у разных добровольцев, но не на основе самих цветов, а на основе реакций на чёрно-белые стимулы. Это выравнивание позволило им проверить, может ли информация о цвете быть передана от мозга одного человека к мозгу другого.

«Мы довольно долго работали над цветовым зрением, когда обнаружили метод (разработанный другими), позволяющий сопоставлять нейронные реакции разных мозгов друг с другом», — пояснил Баннерт. — «„Сопоставлено“ здесь означает, что, имея паттерн мозговой активности у одного наблюдателя, можно вычислить, какой паттерн мозговой активности соответствует ему у другого наблюдателя. Эти методы обычно применялись к данным головного мозга, собранным во время просмотра людьми очень сложных, естественных материалов, таких как фильмы. Их никогда не использовали для сопоставления отдельных визуальных признаков».

Учёные долгое время полагали, что это особенно важно в контексте цвета, поскольку существует давний философский вопрос: видят ли люди одни и те же цвета по-разному или одинаково. Это имеет значение, потому что цвета объективно не существуют во внешнем мире, а являются продуктом нашего разума. Опыт цвета — это всего лишь результат того, как наш разум осмысливает сенсорные данные.

Аспекты сходства мозговых реакций у каждого человека

Несмотря на то, что данные функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) не могут точно показать, как разные люди сознательно воспринимают один и тот же оттенок (в смысле квалиа, то есть «каково это — видеть красный»), исследователи уверены: они подошли максимально близко к ответу на этот вопрос. Они сформулировали slightly проще: схожи ли паттерны мозговой активности, когда два разных человека смотрят на один и тот же стимул?

В ходе исследования 15 взрослых добровольцев прошли сканирование мозга во время просмотра визуальных стимулов. Каждый участник принял участие в двух типах сеансов сканирования:

1. В первом использовался метод ретинотопического картирования, чтобы определить, как различные части зрительного поля представлены в коре головного мозга. Этот процесс включал просмотр чёрно-белого шахматного рисунка, который систематически перемещался по зрительному полю. Поскольку в стимулах не было цвета, эти сканирования фиксировали мозговую активность, связанную только с пространственным расположением;
2. Во второй части исследования участники смотрели на цветные визуальные паттерны, состоящие из расширяющихся концентрических колец. Эти кольца были трёх цветов — красного, зелёного и жёлтого — и отображались либо с высоким, либо с низким уровнем яркости. Пока участники фокусировались на центральной точке, их мозговые реакции на эти цветовые стимулы записывались с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии.

Для сопоставления данных между разными мозгами исследователи применили вычислительный метод, известный как моделирование общих реакций. Эта техника позволяет сравнивать паттерны мозговой активности у разных людей, проецируя их в общее нейронное пространство. Важно отметить, что модель обучалась, используя только данные ретинотопического картирования чёрно-белых изображений. Другими словами, выравнивание мозгов основывалось исключительно на том, как они реагировали на местоположение визуальных стимулов, а не на их цвет.

После выравнивания мозгов команда проверила, сможет ли классификатор машинного обучения использовать мозговую активность одной группы участников для точного предсказания цвета или яркости, которые видел другой участник. Результаты показали: это действительно возможно.

Что выявило исследование о цветовых предпочтениях

Когда модель обучили на данных нескольких участников и протестировали на новом человеке, она смогла определить просматриваемый цвет со значительно большей точностью, чем случайное угадывание. Успех этого межмозгового прогнозирования подразумевает, что цвет запускает общие паттерны нейронной активности в определённых областях зрительной коры. Этот результат позволяет предположить, что некоторые аспекты обработки цвета постоянны для всех людей, по крайней мере, в ранних и промежуточных зрительных областях. Как отметил Баннерт, когда разные люди видят один и тот же цветовой стимул, их мозг реагирует удивительно схожим образом.

Исследователи также обнаружили, что цветовые предпочтения тесно связаны с определёнными областями зрительного поля. Например:

• определённые части мозга, обрабатывающие области вблизи центра обзора, были более чувствительны к конкретным цветам, таким как жёлтый;
• в то время как более периферические области демонстрировали более сильные реакции на другие цвета, например, красный или зелёный.

Эти паттерны варьировались в разных зрительных областях, что указывает на то, что цветовые реакции мозга формируются не только самим цветом, но и тем, где цвет появляется в зрительном поле.

Подтверждение надежности результатов

Для проверки надёжности этих выводов исследователи провели дополнительные анализы. Они пытались предсказать, какой конкретный цвет каждая небольшая часть мозга (известная как воксель) будет наиболее сильно активно воспринимать у разных индивидов. Эти прогнозы также оказались успешными, значительно превысив случайный уровень, особенно в ранних зрительных областях, таких как V1 и V2, а также в средних областях, например, hV4 и LO1.

Этот результат является дополнительным доказательством того, что крупномасштабные паттерны цветовой чувствительности распространены в разных мозгах и сопоставляются в соответствии со зрительным пространством. Баннерт пояснил, что этот метод включает компьютерную модель, которая для каждого мозга формирует представление о поле зрения: какие части мозга активируются в ответ на стимул, который появляется в центре, слева, справа, сверху или снизу.

Для этой систематической стимуляции людям показывают мигающие чёрно-белые шахматные фигуры, которые медленно перемещаются по полю (ретинотопическая карта). Важно, что этот стимул не содержит никакого цвета! Тем не менее, компьютерная модель находит соответствие между тем, как разные мозги представляют зрительное пространство. И, как оказалось, это сопоставление позволяет декодировать цвет из паттернов в мозге A, хотя компьютерная модель имела доступ только к цветовым паттернам, наблюдаемым в мозгах B, C, D и так далее. Тот факт, что декодирование цвета между мозгами возможно описанным способом, показывает: это отчасти обусловлено наличием систематической взаимосвязи между представлением зрительного пространства и представлением цвета, и эта взаимосвязь сохраняется в разных мозгах.

Проще говоря: «Позвольте мне измерить, как ваш мозг представляет ваше зрительное пространство (с помощью стандартного ретинотопического картирования), и я скажу вам, какой цвет вы видите».

Ограничения нового исследования и дальнейшие перспективы

Хотя результаты исследования и указывают на общую нейронную основу восприятия цвета, учёные всё же предостерегают от поспешных выводов: это не означает, что все люди воспринимают цвета абсолютно одинаково. Исследование не затрагивало вопрос субъективного восприятия оттенков, а лишь то, как мозг обрабатывает визуальные данные. Другими словами, если нейронный код для определённого цвета может быть похож у разных людей, это не подтверждает идентичность их внутренних переживаний.

Ещё одним ограничением стало то, что были протестированы лишь три цвета, и в стимулы не был включён синий — цвет, обработка которого в зрительной системе, как известно, значительно отличается. Исследование также фокусировалось на относительно простых паттернах в контролируемых условиях. В реальном мире визуальный опыт чаще всего сложнее, он включает взаимодействия цвета с движением, текстурой и значением.

Будущие исследования могли бы расширить этот подход на более широкий спектр цветов, протестировать реакции в более естественных условиях или исследовать, как личный опыт и обучение формируют нейронные реакции на цвет. Учёные также могут изучить, распространяются ли эти общие паттерны на другие аспекты визуального опыта, такие как форма, глубина или движение.

Михаэль Баннерт особо отметил, что они не пытаются решить так называемую «трудную проблему сознания». Они не знают, что чувствуют люди, видя определённый цвет. И им неизвестно, как это переживание связано с восприятием цвета другим человеком. Учёные лишь решают нейробиологический эквивалент этой проблемы: вызывает ли один и тот же цвет одинаковые мозговые паттерны у разных наблюдателей. Остаётся вероятность, что субъективно люди могут воспринимать цвета совершенно по-разному, даже если нейронные представления имеют некоторое сходство. Взаимосвязь между нейронными процессами и зрительным сознанием может сильно отличаться у разных людей. Нейробиологи подчёркивают, что «трудная проблема сознания» останется за пределами их методов в обозримом будущем.

Последние 25 лет исследований сознания с использованием самых современных нейробиологических методов не смогли показать чёткого нейронного коррелята сознания. Если бы ему пришлось делать ставку, он бы сказал, что так будет и в следующие 25 лет, по крайней мере. Но есть определённые аспекты, которые можно решить с помощью экспериментальных парадигм, которые дают важные уроки о восприятии цвета и, по крайней мере, о небольших аспектах сознания. Это также известно как «доступное сознание», то есть степень, в которой перцептивное содержимое может быть использовано наблюдателями для сообщения о своём визуальном опыте.

Итак, можно заключить, что, хотя наше восприятие мира и остаётся уникальным для каждого, на глубинном уровне мозг использует общие принципы для кодирования и обработки цветовой информации. Исследование открывает новые горизонты для понимания того, как формируется наше зрение и какие механизмы лежат в основе нашего общего восприятия окружающей действительности, даже если личные ощущения остаются нашей собственной, неизведанной вселенной.