Overview
מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
ראיית צבע אנושית מרשימה. אנשים עם ראיית צבע נורמלית יכולים להבדיל בין מיליוני גוונים בודדים. למרבה הפלא, יכולת זו מושגת עם חומרה פשוטה למדי.
חלק מכוחה של ראיית הצבע האנושית נובע מהנדסה חכמה במוח האנושי. שם, תפיסת הצבע מסתמכת על מה שמכונה "מערכת יריבה". משמעות הדבר היא כי נוכחות של סוג אחד של גירוי מטופלת כראיה להיעדר אחר, ולהיפך; היעדר סוג אחד של גירוי נלקח כראיה לנוכחותו של האחר. בפרט, במוח האנושי יש תאים שיורה הן כאשר הם מקבלים אותות להציע כי אור כחול קיים, או כאשר הם לא מקבלים אותות המצביעים על אור צהוב. באופן דומה, ישנם תאים שיורה בנוכחות צהוב או היעדר כחול. כך מתייחסים לכחול-צהוב כאל ערכי יריב בממד אחד, וניתן לחשוב עליהם כערך שלילי לעומת חיובי בציר אחד של מישור קרטזי. אם גירוי מאופיין כבעל ערך שלילי על הציר הזה, לא יכול להיות לו גם ערך חיובי. לכן, אם הוא מאופיין כצהוב, זה לא יכול להיות מאופיין גם כחול. באופן דומה, ירוק ואדום (או באמת, מגנטה), תופסים ממד יריב אחר. ישנם תאים במוח האנושי המגיבים לנוכחותו של אחד או היעדרו של האחר. איורים 1 ו-2 מסבירים את עוצמה של צבע במונחים קרטזיים.
איור 1. מידות צבע יריב. המוח האנושי מעבד צבע באמצעות מערכת ממדים יריבה. זהו מישור דו מימדי עם כחול וצהוב הכובש ציר אחד, אשר ניתן לחשוב עליו כסתם חיובי או שלילי, ואדום וירוק הכובש את הציר השני. התוצאה של המערכת היא שהמוח מעבד נוכחות של צבעים מסוימים כמצביעים על היעדרם של אחרים, ולהיפך. כל הצבעים הנתפסים תופסים נקודה במרחב היריב.
איור 2. כל הצבעים הנתפסים תופסים נקודה במרחב היריב. מוצגות כאן דוגמאות לצבעים שאינם בעלי ערכי אפס בכל אחד משני הממדים של מרחב היריב.
אחת המקרים שבהם אוואלד הרינג התגלה ב-1878, עוד לפני שלמדענים הייתה גישה לטכניקות להדמיית המוח עצמו - היא באמצעות אשליה הידועה כ"אפטריום צבע". Afterimages משמשים עדיין היום הן כדי להדגים את תכונות היריב של תפיסת צבע אנושית וללמוד אותם.
וידאו זה מדגים כיצד ליצור אשליית צבע לאחר מכן, ודרך פשוטה לאסוף תגובות תפיסתיות סובייקטיביות של משקיפים אנושיים.
Procedure
1. גירויים
- פתיחת שקופית לבנה ריקה בעורך שקופיות (תוכנה כגון PowerPoint או Keynote תספיק).
- השתמשו בכלי הצורה כדי ליצור שני כוכבים בגודל שווה ללא מילוי צבע, רק קו מיתאר שחור דק. מרכז אותם אנכית בשקופית, ומניח אחד בכל צד (שמאל וימין).
- מקם דיסק שחור קטן במרכז השקופית בין הכוכבים. זו נקודת הקיבעון.
- עכשיו, לעשות עותק של שקופית שחור-לבן זה. העותק השני שלו יהיה השקופית השנייה בגירוי האפטר-ים שלך. פנה כעת לתקופית הראשונה על-ידי בחירת השקופית הראשונה מבין שתי השקופיות הזהות.
- בחר את הכוכב משמאל ומלא אותו באופן אחיד בכחול בוהק. בחר את הכוכב מימין ומלא אותו באופן אחיד בצהוב בוהק.
- הגירוי מוכן עכשיו. השקופית הראשונה צריכה להיות בצבע והשנייה צריכה להיות שחור ולבן לחלוטין. איור 3 מראה כיצד אמורה להיראות השקופית הראשונה, ואיור 4 מציג את השקופית השנייה.
איור 3. החלק #1 של צבע של שתי שקופיות לאחר מכן. השקופית הראשונה בזוג לאחר מכן היא בצבע. הדיסק הכהה במרכז הוא נקודת הקיבעון.
איור 4. החלק #2 של צבע של שתי שקופיות לאחר מכן. השקופית השנייה בזוג אפטרימוג' היא בשחור-לבן. אבל הצופים יתפסו צבע אשליה בתוך המילויים הלבנים של האובייקטים במסגרת (הכוכבים במקרה זה).
- הפוך גירויים נוספים לחקירה בעקבות אותו הליך. לדוגמה, הפוך אחד עם כוכב אדום בצד אחד, וכוכב ירוק בצד השני. לאחר מכן, לעשות אחד עם כוכב ירוק בצד אחד, וכוכב כחול בצד השני. ניתן להשתמש בכל צבעים אחרים גם כן.
- כל גירוי צריך לכלול שקופית צבע ואחריה שקופית זהה בשחור-לבן. איור 5 מציג שתי דוגמאות לזוגות שקופיות נוספים לגיוס צבעי לוואי.
איור 5. שתי דוגמאות נוספות של שקופיות לגיוס צבעי לוואי. השקופית הראשונה בכל זוג (שורה עליונה) היא תמיד בצבע. השקופית השנייה בכל זוג (שורה תחתונה) נמצאת תמיד בשחור-לבן.
2. יצירת האשליה
- כדי לגרום למישהו לחוות את אשליית הצבע לאחר ההנחיה, הושיבו אותו מול צג המחשב.
- טען אחת שקופיות הצבע, למשל,זו עם הכוכבים הכחולים והצהובים.
- בקש מהצופה להתקבע על הדיסק השחור במרכז המסך, ולהימנע מהזזת העיניים.
- ספרו 10 s ולאחר מכן קידם את השקופיות קדימה כך שהשקופית בשחור-לבן תחליף את הצבע.
- הנחו את המשתתף להמשיך לשמור על הקיבעון שלהם. הם צריכים לראות את הכוכבים הלבנים כמי שמילאו את צבעי היריב של אלה שמילאו אותם בעבר. אז, הכוכב הכחול לשעבר ייראה צהוב, והצהוב לשעבר ייראה כחול. איור 6 סכמטי את הקשר בין הצבעים בשקופית הראשונה לבין הצבעים ההזויים שייתפסו.
איור 6. צבעים אשלייתיים הנתפסים ביחס לזוג שקופיות מסוים. בשקופית #1, הכוכב השמאלי כחול והכוכב הצהוב צהוב. החלקה #2 היא למעשה שחור ולבן. אך כאשר הוא עובר לאחר שצופה מקובע ב-Slide #1, #2 שקופית תיתפס בצבעים אשלייתיים. באופן ספציפי, הכוכבים יופיעו מלאים על ידי צבעי היריב מאלה שממלאים אותם לפני, כך הכוכב השמאלי ייתפס כמו צהוב, ואת הימני כמו כחול.
- ברגע שהמתבונן מזיז את עיניהם, האשליה דועכת במהירות.
- הערה, זה קל לעשות את זה על עצמך, וזה עובד.
3. איסוף נתונים
- כמו באשליות חזותיות רבות, ההשפעות בולטות מבחינה פנומנולוגית, וחווה כמעט כל האנשים. לכן, נתונים כמותיים משמשים בעיקר כדי להצהיר מה אחד חווה.
- טכניקה פשוטה לאיסוף נתונים היא לכלול X במקום כלשהו באזור הלבן בשקופית השנייה בזוג, ולספק קבוצה של אפשרויות צבע לצופים לבחירה.
- המשימה היא שהצופה יבחר את אפשרות הצבע שהוא תופס במקום שבו ממוקם ה- X. איור 7 מציג את רצף האירועים בניסוי אחד של הניסוי.
איור 7. רצף של אירועים בניסוי יחיד של ניסוי לאחר הצבע. הצופה מקובע בדיסק המרכזי ב-Slide #1. לאחר 10s, הנסיין מתקדם קדימה ל- Slide #2. המשימה של המשתתף היא לבחור את הצבע בין האפשרויות המוצגות המתאימות ביותר לצבע שהם תופסים במיקום ה- 'X'.
- כדי להפעיל גירסה מלאה של הניסוי, השתמש במספר זוגות שקופיות שונים. במהלך כל ניסוי של הניסוי, מקם X בחלק אחר של אחד האובייקטים בשקופית השנייה.
- הפעל 5-10 משתתפים בניסוי עם 10-20 ניסויים. ספירת הצבע שנבחר כפונקציה של הצבע שהיה קיים במיקום X בשקופית של גירסת ניסיון #1. במילים אחרות, קשר את הצבע הנתפס במיקום של X על רקע לבן לצבע הקודם במיקום זה. הצבע הקודם במיקום זה נקרא 'צבע התמריץ', והצבע הנתפס נקרא 'צבע לאחר'.
ראיית הצבע האנושית מרשימה, ויכולה לעזור לנו לראות – ולהבחין בין - ליותר ממיליון גוונים נפרדים. פסיכולוגים משתמשים באשליה חזותית הנקראת צבע לאחר מכן כדי ללמוד את תפיסת הצבע שלנו.
מה שאדם תופס כגוון של אובייקטים שהם נתקלים בהם, כמו תפוז, מתחיל במידע חושי המתקבל על ידי העיניים.
כאשר אור זה נכנס לעיניו של הפרט, הקרנית והעדשה ממקדים אותו לתאי קולטני אור ברשתית. בתגובה, תאים אלה יוצרים אותות המועברים לקליפת המוח החזותית, שם מזוהים צבעי האובייקטים.
לאורך מסלול זה, נוירונים בודדים קיימים המגיבים באופן שונה לאותות צבע נפרדים.
לדוגמה, ישנם תאי עצב מסוימים - הנקראים תאים "ירוקים, אדומים כבויים" - המופעלים רק באמצעות אור ירוק. עם זאת, אותם תאים מעוכבים על ידי אור אדום.
באופן דומה, ישנם נוירונים הנקראים "אדום על, ירוק כבוי" תאים המגיבים אדום, אבל אשר מעוכבים על ידי ירוק. לכן, מרכיבי המוח מתייחסים לצבעים אלה כאל "יריבים": נוכחותו של אחד מתפרשת כאחר נעדר.
כתוצאה מכך, ירוק ואדום יכולים להיחשב ככובשים ערכים הפוכים במישור דו-ממדי – בהתאמה, שליליים וחיוביים. למעשה, כל הצבעים הבודדים הספציפיים שאנו רואים הם זוגות מסודרים של נקודות במערכת קואורדינטות זו.
סרטון זה מדגים כיצד לחקור עוצמה כזו, שהתגלתה במקור על ידי אוואלד הרינג בשנת 1878, תוך שימוש באשליה של צבע לאחר מכן – שבה מוחות של אנשים מרומים כדי לתפוס צבע יריב במצב שמילא בעבר את הגוון האנטגוניסטי שלו.
אנחנו לא רק מסבירים כיצד ליצור גירויים, ולאסוף ולפרש נתוני תפיסת צבע, אלא גם לחקור כיצד חוקרים יכולים ליישם אשליה זו כדי לחקור היבטים שונים של ראיית צבע.
בניסוי זה, המשתתפים מתבקשים לבצע מספר ניסויים שבהם עליהם לבהות תחילה בצורות צבעוניות – במהלך מה שמכונה שלב התמריץ – ולאחר מכן, תוך התבוננות באותן צורות בשחור-לבן, ציינו אילו גוונים הם רואים – המכונים שלב האפטר-סיג'.
במהלך שלב ההמרץ הראשון, שתיים מאותה צורה - כמו כוכב - מוצגות זו לצד זו על מסך מחשב במשך 10 s. צורות אלה זהות בגודלן ובכיוון שלהן, אך הן מלאות בצבעים שונים, כגון כחול וצהוב, שלכל אחד מהם צריך להיות יריב מובהק – תנאי קריטי לשלב השני.
למשך כל ניסוי, המשתתפים מונחים להתקבע על מעגל המרוכז בין הצורות, על מנת למנוע תנועות עיניים שעלולות להפריע לאשליה.
בשלב ההמחקה, הדיסק השחור נשאר על המסך, אך התמונות הצבעוניות משני צדיו מוחלפות בתמונות של אותן צורות נטולות צבע – כוכבים לבנים המסווים בשחור.
לאחר מכן נשאלים המשתתפים איזה גוון הם רואים במיקום אקראי בכוכב, והצבע שהם מדווחים משמש כמשתנה התלוי.
החוכמה כאן היא שבמהלך שלב התמריץ, תאים רגישים לצבע פעילים – לדוגמה, חלקם אש בכבדות בתגובה לגירוי כחול. עם זאת, המעבר מכוכבי המריץ לצורות בשחור-לבן גורם לתאים אלה לפתע להפסיק לאותת בשל היעדר צבע כלשהו.
עם זאת, מוחם של המשתתפים מפרש את העצירה הפתאומית הזו כמשמעות של צבעי היריב – חוסר איתות מתאים רגישים לכחול פעילים בעבר נלקח כראיה לצהוב.
כתוצאה מכך, המשתתפים ימלאו את הצורות בשחור-לבן בצבעי היריב של אלה המוצגים במהלך שלב המריץ – שם היה כוכב תמריץ כחול, כוכב אפטרימייג' צהוב נתפס, ולהיפך.
זוהי אשליית הצבע שאחרי, אשר דועכת במהירות ברגע שהמשתתפים מזיזים את עיניהם.
בשל האופן שבו המוח מארגן צבעים, צפוי כי המשתתפים יראו בעיקר צבעי לוואי שהם מתנגדי המריץ: ירוק לאדום, למשל.
כדי להכין גירויים לניסוי, פתח תחילה שקופית ריקה בתוכנית לעריכת שקופיות. השתמש בכלי הצורה כדי ליצור שני כוכבים בגודל שווה - אחד בצד ימין והשני בצד שמאל - שניהם ממורכזים אנכית.
לאחר מכן, צור דיסק שחור קטן הממוקם ביניהם כדי לשמש כנקודת הקיבעון.
ליצירת תמונות עבור שלב תמריץ, חלוקה לרמות של שתי הצורות בשחור. לאחר מכן, בחר את הכוכב משמאל ומלא אותו באופן אחיד בכחול בהיר. באופן דומה, מלאו את הימני בצהוב בוהק.
חזור על תהליך זה, יצירת שקופיות תמריץ נוספות עם כוכבים בצבעים שונים, כגון ירוק ואדום ועוד קבוצה בירוק וכחול.
עכשיו, להעתיק אחת שקופיות תמריץ. בעותק משוכפל זה, שמור על שני הכוכבים מסומנים בשחור, אך שנה את הצבעים הפנימיים שלהם ללבן. שקופית זו שהושלמה תוצג בשלב ההחלמה של כל הניסויים.
לבסוף, סדר אותם כך שכל סדרת גירויים מורכבת משתי שקופיות: סט תמריץ צבעוני ואחריו אחת בשחור-לבן לכל משפט.
כאשר המשתתף מגיע, הפנה אותו לצג מחשב וודא שהוא אינו עיוור צבעים. המשך בהסבר ההוראות למשימה שהם יבצעו.
להדגיש כי לאורך כל תקופת הניסיון, המשתתף צריך לנסות להימנע הזזת העיניים שלהם, ולהישאר ממוקד בדיסק השחור שיופיע במרכז מסך המחשב.
ברגע שאתה בטוח שהמשתתף מבין את משימת ההשתתפות, ערך לו לבצע בין 10 ל-20 ניסויים. עבור כל אחד מהם, לצד צבע תמריץ, הקלט את הגוון שנבחר כצבע האפטר.
כדי לנתח את הנתונים, ספר את התוצאות ובנה טבלה המתארת את צבע האפטר-צבע שנבחר בתדירות הגבוהה ביותר עבור כל צבע תמריץ.
שימו לב שהצבעים שנבחרו הם בעיקר מתנגדים לגווני התמריץ, מה שמצביע על כך שמוחות המשתתפים היו מרומים, מה שגורם להם לראות גוונים שלא היו שם בפועל – אשליות צבע לאחר ההשתנות.
כעת, כאשר אתם יודעים כיצד להשתמש בגירויים חזותיים כדי לעורר אשליית צבע לאחר ההשפעה, בואו נבחן כיצד חוקרים יכולים להשתמש בטכניקה זו כדי להבין טוב יותר את הבסיס האנטומי שמאחורי ראיית הצבע, ומחלות המשפיעות על תפיסה זו.
עד עכשיו, התמקדנו בראייה נורמלית. עם זאת, ניתן להשתמש בווריאציות של בדיקת האפטר-ים גם כדי להבין טוב יותר מחלות המשפיעות על תפיסת הצבע – כמו סוגים של עיוורון צבעים שבהם שני הגוונים של זוג יריבים נראים זהים.
לדוגמה, חוקרים יכולים להשוות כמה זמן אדם תופס צבע לאחר מכן לזמנים שדווחו על ידי משתתפים רגילים, לשלוט. אשליות הנמשכות לאורך זמן חריג יכולות להצביע על מחלת ראיית צבע.
לאחר מכן ניתן לשלב בדיקות אפטרימואז' עם הערכות תפיסת צבע אחרות וטכניקות הדמיה כדי להצביע אם פגם ברשתית, בקליפת המוח החזותית או במסלול החזותי – המעביר אותות בין שני אזורים אלה – אחראי.
הרגע צפית בסרטון של ג'וב על צבעי הצבע. בשלב זה, אתה צריך לדעת איך להשתמש בצורות בגוונים שונים כדי לחקור אשליה זו, ולאסוף ולפרש נתוני צבע יריב. חשוב לציין, אתה צריך גם להבין איך afterimages יכול לעזור לזהות אזורי מוח המעורבים בתפיסת צבע, ולאבחן מחלות הקשורות ראיית צבע.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
עבור כל אחד מצבעי המריץ בניסוי, זהה את הצבע האפטר-צבע הנפוץ ביותר שנבחר. הכינו טבלה שמדמיינת את התוצאות, כמו זו באיור 8.
איור 8. תוצאה מייצגת. הצבעים שנבחרו בתדירות הגבוהה ביותר כפונקציה של צבעי תמריץ. הצבעים שלאחר הנתפסים בתדירות הגבוהה ביותר יהיו ערכי היריב של המריצים המתאימים.
צבעי האפטר-צבעים הנתפסים ביותר צריכים להיות ערכי יריב של צבעי המריץ המתאימים. הסיבה לכך היא שתאים רגישים לצבע במוח האנושי ממופים באופן מרחבי - הם מגיבים לאזורים ספציפיים בחלל התלויים במקום שבו הנושא מקובע את עיניהם. בדרך כלל, אנשים מזיזים את עיניהם, מה שגורם לתאים שונים לחלוק את הנטל של תגובה לאזורים של מרחב חיצוני. על-ידי קיבוע הדיסק בתמונות המפיק (שקופית #1 בכל זוג), הצופה גורם לאותן קבוצות תאים להגיב באופן מתמשך לצבעים הרוויים הקיימים באזור נתון של מרחב חיצוני. במהלך תקופת הקיבעון, תאים אלה מגיבים בכבדות. תאים רגישים לכחול מייצרים אותות כחולים גדולים, תאים רגישים לצהוב מייצרים אותות צהובים גדולים וכן הלאה. כאשר התמונה בשחור-לבן מוצגת לפתע, ובעוד הצופה עדיין מתקבע, תאים אלה אינם מגורים יותר - אין צבע בתמונה. אבל, בגלל שהם אותתו כל כך חזק רגע לפני, שאר המוח מפרש את חוסר הפעילות הפתאומי שלהם כאות לנוכחות של צבע יריב. חוסר האיתות הפתאומי בתאים רגישים כחולים מתפרש כנוכחות של צהוב. חוסר האיתות הפתאומי בתאים הרגישים לצהוב מתפרש כנוכחות של כחול, וכן הלאה. המוח מפרש את היעדר הפעילות בתאי צבע כמציין את נוכחותם של צבעי היריב, כאשר למעשה חוסר הפעילות במקרה זה נגרם על ידי היעדר צבע לחלוטין. המוח הוא מרומה ביעילות, גורם לאנשים לראות צבעים שבו אין כל בגלל האופן שבו הוא מארגן צבע במונחים של מידות היריב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
עוצמה של צבע היא בין ההדגמות הגדולות של השיטה המדעית. חוקרים בשנות ה-1800 הצליחו להסיק את אופי ייצוג הצבע במוח האנושי ללא כל יכולת להתבונן בפעילות המוחית. כיום, למעשה, צבעי העוור הפכו לכלי שימושי לזיהוי אזורי המוח המעורבים בעיבוד צבע. בקופים, מדענים תיעדו נוירונים שיורה כאילו צבע קיים, כאשר הוא לא, לאחר שהראו לקופים רצפי שקופיות המייצרים מראות לוואי אצל משקיפים אנושיים. 1,2 באופן דומה, עם fMRI, מדענים מצאו אזורים של קליפת המוח החזותית המגיבים באופן סלקטיבי לנוכחות של צבע, וגם מגיבים כאשר צבע זה נתפס כאשליה, המושרה על ידי זוג שקופיות לאחר המוות.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
References
- Zeki, S. Colour coding in the cerebral cortex: the reaction of cells in monkey visual cortex to wavelengths and colours. Neuroscience, 9(4), 741-765 (1983).
- Conway, B. R., & Tsao, D. Y. Color architecture in alert macaque cortex revealed by FMRI. Cerebral Cortex, 16(11), 1604-1613 (2006).
