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赤橙黄绿,色觉从何而来?

 残云伴鹤归 2016-03-21

“赤橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞?”日常生活中,我们能够感受到世界缤纷的色彩,并习以为常。但直到现在,科学家们也没能完全研究透彻色觉的机制,很多科学家对这一普遍而又神秘的感觉深为着迷。那么,色觉到底从何而来?

 

 

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色觉的中枢在哪里?

 

视网膜上有大约100万个神经节细胞,从它们中伸出的100万条神经纤维组成的束(视神经)一接受到信息,就会将其传递到大脑的后部。“红色和绿色哪个更强”、“蓝色和黄色哪个更强”等信息通过电信号传输给大脑后,我们才得以看到五颜六色的世界。

信号的中继处被称为外侧膝状体,因其中继前后的路径如同弯曲的膝盖一样而得名。在这里,来自神经节细胞的信号会经过处理,之后被送往初级视皮层(V1)。这里是视觉形成的起点,位于大脑后侧表层。

 

 

如果初级视皮层受到损伤的话,受损伤的位置所对应的视野中会有一部分欠缺,因为直到初级视皮层为止的路径中,每一步都有和视野区域一一对应的区域。研究人员还发现过一个有趣的现象:受到损伤后,如果在视野欠缺的区域有什么颜色醒目的物体,即便患者无法看到它,却还是会不自觉地把注意力转移到那个物体上。这被称作盲视现象,科学家们正在通过对猴子做实验来试图探究其奥秘。

 

 

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负责特定颜色的神经元聚集在一起

 

初级视皮层的不同神经元对于特定的颜色会有更强的反应。红色、绿色、蓝色和黄色自不必说,就连橙色、黄绿色和紫色都有相对应的神经元。视野中的每一点大致对应初级视皮层中的1平方毫米的区域,这里聚集有多种的“颜色神经元”。

 

 

初级视皮层接收到的信号会传导到位于大脑下侧的路径。这一路径所处的V2(次级视皮层)和hV4(人类四级视皮层)上也有大量的颜色神经元。hV4的前方区域也是与色觉相关的重要区域,但构成和路径还不甚清楚。

有报告称,hV4及其附近区域受到损伤的患者仍拥有正常的视力,但是却会损伤色觉,甚至有完全看不到颜色的病例。可见,色觉中枢的一部分就在hV4及其前方区域。

 

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人类的视蛋白基因有4种

 

视锥细胞也好视杆细胞也罢,都和人体内大多数其他细胞一样拥有细胞核,其中保存有记录着两万多个基因的DNA(脱氧核糖核酸)。在细胞分裂时,可以观察到DNA形成23~24种棒状的形态,即染色体。其中X染色体的端点上有在L视锥细胞中发挥作用的红色视蛋白基因和在M视锥细胞中发挥作用的绿色视蛋白基因。在S视锥细胞中发挥作用的蓝色视蛋白基因位于7号染色体上,在视杆细胞中发挥作用的视蛋白(视紫红质)的基因位于3号染色体上。视网膜上就密密麻麻地排列着让这4种基因发挥作用的各类细胞。

 

 

实际上,对于遗传基因的数量来说,即便都是被诊断为色觉正常的人之间也会有个体差异。对72名日本人的调查结果显示,38%的人有1个绿色视蛋白基因,而40%的人有2个,18%的人有3个,4%的人有4个甚至更多。

 

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男性没有备用的X染色体,而女性却有

 

如果某个视蛋白基因完全缺失或是不能充分发挥其机能的话,人就会患上先天性色觉异常。几乎所有先天性色觉异常的原因都在于红色视蛋白基因或绿色视蛋白基因的异常,而因蓝色视蛋白基因或视紫红质基因而导致的先天性色觉异常病例则十分罕见。

 

 

一般来说,男性中约有8%患有先天性色觉异常,而女性只有0.5%;在日本,男性的先天性色觉异常比例为5%,女性为0.2%,男性是女性的约25倍。造成这样差距的原因在于红色视蛋白基因与绿色视蛋白基因所在的X染色体是跟性别相关的性染色体,男性只有一条,而女性则有两条。

 




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