Overview
Quelle: Labor von Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University
Menschliche Farbwahrnehmung ist beeindruckend. Menschen mit normalem Farbensehen können neben Millionen von einzelnen Farben sagen. Die meisten Erstaunlicherweise wird diese Fähigkeit mit ziemlich einfachen Hardware erreicht.
Teil der Macht der menschlichen Farbwahrnehmung kommt aus ein Clou des Maschinenbaus im menschlichen Gehirn. Dort setzt Farbwahrnehmung auf was ist bekannt als ein "Gegner System." Dies bedeutet, dass das Vorhandensein einer Art des Stimulus, als Beweis für das Fehlen eines anderen behandelt wird, und umgekehrt; Fehlen einer Art des Stimulus wird als Beweis für die Anwesenheit des anderen genommen. Vor allem im menschlichen Gehirn gibt es Zellen, die Feuer, sowohl wenn sie empfangen Signale darauf hin, dass blaues Licht vorhanden ist, oder wenn sie keine Signale darauf hindeutet gelbes Licht erhalten. Ebenso gibt es Zellen, die in Anwesenheit von gelb oder das Fehlen von Blue fire. Blau und gelb werden so behandelt, als Gegner Werte in einer Dimension, und können im Vergleich zu positiven Werten auf einer Achse von einer kartesischen Ebene als negativ betrachtet werden. Wenn ein Reiz mit einem negativen Wert auf dieser Achse gekennzeichnet ist, kann nicht auch einen positiven Wert haben. Also, wenn es als gelb gekennzeichnet ist, kann nicht es auch als blau bezeichnet werden. In ähnlicher Weise grün und rot (oder wirklich, Magenta), eine andere Gegner Dimension zu besetzen. Es gibt Zellen im menschlichen Gehirn, die auf das Vorhandensein eines oder das Fehlen des anderen zu reagieren. Abbildungen 1 und 2 erklären Farbe Gegenfarbtheorie in kartesischen Worten.
Abbildung 1. Gegner Farbdimensionen. Das menschliche Gehirn verarbeitet Farbe mit einem Gegner Dimensionen-System. Dies ist eine zweidimensionale Fläche mit blau und gelb besetzen eine Achse, die als einfach positiv oder negativ, und rot und grün auf der anderen Achse gedacht werden kann. Die Folge des Systems ist, dass das Gehirn die Anwesenheit von einigen Farben verarbeitet als Hinweis auf die Abwesenheit der anderen, und umgekehrt. Alle wahrnehmbare Farben einen Punkt im gegnerischen Raum zu besetzen.
Abbildung 2. Alle wahrnehmbare Farben besetzen einen Punkt im gegnerischen Raum. Hier sind Beispiele für Farben, die in jedem der zwei Dimensionen des gegnerischen Raumes Werte ungleich Null haben.
Eine Möglichkeit, dass Farbe Gegenfarbtheorie war entdeckt im Jahre 1878 von Ewald Hering, noch bevor Wissenschaftler Zugang zu Techniken für die Bildgebung des Gehirns selbst hatte-durch eine Illusion als eine Farbe Nachbild bekannt ist. Nachbilder werden heute noch verwendet um die Gegner Eigenschaften der menschlichen Farbwahrnehmung zu demonstrieren und um sie zu studieren.
Dieses Video veranschaulicht, wie erstelle ich eine Farbe Nachbild Illusion und eine einfache Möglichkeit zur subjektive Wahrnehmung Reaktionen von menschlichen Beobachter zu sammeln.
Procedure
(1) Reize
- Öffnen Sie eine leere weiße Folie in einem Dia-Editor (Software wie PowerPoint oder Keynote genügt).
- Verwenden Sie das Hilfsmittel "Form" zu zwei gleichgroßen Sternen ohne Farbfüllung, nur einen dünnen schwarzen Umriss. Zentrieren Sie sie senkrecht auf der Folie und legen Sie auf jeder Seite (links und rechts).
- Legen Sie eine kleine schwarze Scheibe in der Mitte der Folie zwischen den Sternen. Dies ist der Punkt Fixierung.
- Nun erstellen Sie eine Kopie dieser schwarzen und weißen Folie. Die zweite Kopie davon wird der zweiten Folie in Ihrem Nachbild Reiz sein. Nun zur Herstellung der ersten Folie durch die erste von zwei identischen Folien auswählen.
- Wählen Sie den Stern auf der linken Seite und füllen Sie ihn gleichmäßig mit einem hellen blau. Wählen Sie den Stern auf der rechten Seite und füllen Sie ihn gleichmäßig mit einem hellen gelb.
- Der Reiz ist nun fertig. Die erste Folie sollte in Farbe und die zweite sollte ganz schwarz und weiß. Abbildung 3 zeigt, wie die erste Folie aussehen sollte, und Abbildung 4 zeigt die zweite.
Abbildung 3. Folie #1 von einer zwei-Folie Farbe Nachbild. Die erste Folie ein Nachbild Pair ist in der Farbe. Die dunkle Scheibe in der Mitte ist die Fixierung.
Abbildung 4. Folie #2 von einem zwei-Folie Farbe Nachbild. Die zweite Folie in ein Nachbild Pair ist in schwarz und weiß. Aber Beobachter werden illusorische Farbe im Inneren der weißen Füllungen der Objekte in den Rahmen (die Sterne in diesem Fall) wahrnehmen.
- Zusätzliche Impulse für die Untersuchung nach dem gleichen Verfahren zu machen. Zum Beispiel machen Sie zu einem mit einem roten Stern auf der einen Seite und ein grüner Stern auf der anderen. Stellen Sie anschließend eine mit einem grünen Stern auf der einen Seite und ein blauer Stern auf der anderen. Andere Farben können mitgenutzt werden.
- Jeder Reiz muss ein Farbdia, gefolgt von einer identischen Folie in schwarz und weiß enthalten. Abbildung 5 zeigt zwei Beispiele für weitere Folie Paare zur Induktion Farbe Nachbilder.
Abbildung 5. Zwei weitere Beispiele für Folien zur Induktion Farbe Nachbilder. Die erste Folie in jedem Paar (obere Zeile) ist immer in der Farbe. Die zweite Folie in jedem Paar (untere Zeile) ist immer in schwarz und weiß.
(2) erzeugen die illusion
- Um jemanden zu erleben Sie die Farbe Nachbild Illusion zu verursachen, setzen sie vor dem Computermonitor.
- Laden Sie eines der Farbdias, z.B., die mit den blauen und gelben Sternen.
- Fragen Sie den Betrachter auf die schwarze Scheibe in der Mitte des Bildschirms zu fixieren und zu vermeiden, ihre Augen bewegen.
- 10 s, dann voraus, die die Folien zu übermitteln, damit die schwarzen und weiße Folie die Farbe einer ersetzt zähle.
- Weisen Sie die Teilnehmer, auch künftig ihre Fixierung zu wahren. Sie sollten die weißen Sterne sehen, wie mit entgegengesetzten Farben von denen, die sie zuvor ausgefüllt ausgefüllt. Also, der ehemals blaue Stern gelb aussehen wird, und ehemals gelbe blau aussehen wird. Abbildung 6 schematizes die Beziehung zwischen den Farben auf der ersten Folie und die illusorischen Farben, die wahrgenommen werden.
Abbildung 6. Illusorisch Farben in Bezug auf ein bestimmtes Dia-paar wahrgenommen. In Folie #1 der linken Stern ist blau und der gelbe Stern ist gelb. Folie #2 ist eigentlich schwarz und weiß. Aber wenn, umgeschaltet, nachdem ein Beobachter auf Folie #1 fixiert hat, schieben Sie #2 mit illusorischen Farben wahrgenommen werden. Insbesondere werden die Sterne erscheinen ausgefüllten mit entgegengesetzten Farben aus die, die sie vor, zu füllen, so dass der linke Stern als Gelb wahrgenommen wird, und der Rechte als blau.
- Sobald der Betrachter die Augen bewegt, verblasst die Illusion schnell.
- Beachten Sie, dass es einfach auf einem dazu ist selbst, und es funktioniert.
3. Erhebung von Daten
- Wie bei vielen optischen Täuschungen, wirken die phänomenologisch hervorstechenden und von fast allen Menschen erlebt. Quantitative Daten dient hauptsächlich zu behaupten, was man erlebt.
- Eine einfache Technik für die Datenerhebung ist ein X irgendwo in der weißen Region in der zweiten Folie in einem Paar aufzunehmen und einen Satz von Farboptionen für Beobachter zur Abholung bereitzustellen.
- Die Aufgabe ist für den Betrachter die Option "Farbe" wählen, die Sie wahrnehmen, wo das X platziert wird. Abbildung 7 zeigt die Abfolge der Ereignisse in einer Studie des Experiments.
Abbildung 7. Abfolge von Ereignissen in einer einzigen Studie eines Experiments Farbe Nachbild. Der Beobachter fixiert auf der Center-Disc in Folie #1. Nach 10 s, der Experimentator rückt nach vorne zu schieben #2. Der Teilnehmer soll die Farbe unter den angezeigten Optionen auswählen, die am besten passt die Farbe, die sie wahrnehmen, in der Position des "X".
- Um eine vollständige Version des Experiments auszuführen, verwenden Sie mehrere andere Folie Paare. Setzen Sie bei jeder Prüfung des Experiments ein X in einem anderen Teil der eines der Objekte in der zweiten Folie.
- Laufen Sie 5 bis 10 Teilnehmer in einem Experiment mit 10-20 Studien. Tally, in Abhängigkeit von der Farbe, die in vorhanden war die ausgewählte Farbe eine x Position in einer Studie Folie #1. Das heißt, beziehen sich die Farbe auf die Position eines x auf einem weißen Hintergrund, die Farbe vorher in dieser Position wahrgenommen. Die Farbe vorher in dieser Position wird die "Induktor Farbe" bezeichnet, und die Farbe wahrgenommen wird genannt die "After-Farbe."
Menschliche Farbwahrnehmung ist beeindruckend, und kann uns helfen zu sehen – und zu unterscheiden – über 1 Million verschiedene Farbtöne. Psychologen benutzen eine visuelle Illusion bezeichnet die Farbe Nachbild, um unsere Wahrnehmung von Farbe zu studieren.
Was eine Person als den Farbton von Objekten wahrnimmt, auf die sie, wie eine Orange stoßen, beginnt mit sensorischen Informationen von den Augen.
Wenn dieses Licht eines Individuums Augen tritt, konzentrieren Hornhaut und Linse es auf Sehzellen in der Netzhaut. Im Gegenzug erzeugen diese Zellen Signale, die auf den visuellen Cortex weitergeleitet werden, wo die Farben der Objekte identifiziert werden.
Entlang dieses Weges gibt es einzelnen Neuronen reagieren unterschiedlich auf verschiedene Farbsignale.
Zum Beispiel gibt es bestimmte Neuronen – "auf grün, rot aus" Zellen genannt –, die nur durch grünes Licht aktiviert. Allerdings sind diese gleichen Zellen durch rotes Licht gehemmt.
Ebenso gibt es Neuronen genannt "rot, grün aus" Zellen, die reagieren auf rot, aber die durch Grün gehemmt werden. Komponenten des Gehirns behandeln damit, diese Farben als "Gegner": das Vorhandensein von einem wird interpretiert als die andere ist nicht vorhanden.
Infolgedessen, grün und rot können betrachtet werden als besetzen entgegengesetzte Werte auf einer zweidimensionalen Ebene — bzw. negative und positive. In der Tat sind die spezifischen individuellen Farben, die wir sehen in diesem Koordinatensystem Punktepaaren bestellt.
Dieses Video zeigt, wie solche Gegenfarbtheorie, ursprünglich entdeckt von Ewald Hering im Jahre 1878, mit der Farbe Nachbild Illusion untersuchen — wo Bürger Gehirne in eine gegnerische Farbe in der Lage wahrzunehmen ausgetrickst werden zuvor durch seine antagonistische Farbe gefüllt.
Wir erklären nicht nur, wie man Reize, zu generieren und zu sammeln und zu interpretieren Farbdaten Wahrnehmung, aber wir auch untersuchen, wie Forscher diese Illusion um verschiedene Facetten der Farbwahrnehmung studieren anwenden können.
In diesem Experiment Teilnehmer werden gebeten, einige Versuche durchzuführen, sie zuerst farbigen Formen anstarren müssen – während der Induktor Phase nennt – und dann beim Betrachten der gleichen Formen in schwarz und weiß, welche Farben sie sehen – als Nachbild Phase bezeichnet.
In der ersten Phase der Induktor, zwei der gleichen Form – wie ein Stern – ergeben sich Side-by-Side auf einem Computerbildschirm für 10 s. Diese Formen sind identisch in Größe und Ausrichtung, aber sind gefüllt mit verschiedenen Farben, wie blau und gelb, von denen jeder sollte einen eindeutigen Gegner haben — eine Bestimmung für die zweite Phase von entscheidender Bedeutung.
Für die Dauer der einzelnen Probanden werden angewiesen, fixiert auf einem Kreis mittig zwischen den Formen, Vermeidung von Augenbewegungen, die die Illusion stören könnten.
In der Phase Nachbild der schwarze Scheibe bleibt auf dem Bildschirm, aber die farbigen Bilder auf beiden Seiten davon sind durch Bilder gleichen Formen frei von Farbe ersetzt – weiße Sterne in schwarz dargestellt.
Teilnehmer werden dann gebeten, was Farbe, die sie in eine zufällige Position in einem Stern zu sehen und die Farbe, die sie berichten dient als abhängige Variable.
Der Trick dabei ist, dass während der Phase der Induktor Farbe-sensitiven Zellen aktiv sind – zum Beispiel Feuer einige stark in Reaktion auf einen blauen Reiz. Jedoch Sterne die Umstellung von der Induktor in schwarz-weiß-Formen-Ergebnisse in diesen Zellen plötzlich aufzuhören, aufgrund des Fehlens einer beliebigen Farbe zu signalisieren.
Doch Teilnehmer Gehirne interpretieren diese abrupten Stillstand dahingehend, dass die entgegengesetzten Farben vorhanden sind – ein Mangel an Signalisierung von zuvor aktive blauempfindliche Zellen gilt als Beweis für gelb.
Infolgedessen werden Teilnehmer in den schwarz-weiß-Formen mit entgegengesetzten Farben von den dargestellten Phase Induktor füllen – wo ein blauer Induktor-Star war, ein gelben Nachbild Stern wird wahrgenommen, und umgekehrt.
Dies ist die Farbe Nachbild Illusion, die schnell verblasst sobald Teilnehmer ihre Augen bewegen.
Durch wie das Gehirn Farben organisiert, es wird erwartet, dass die Teilnehmer überwiegend After-Farben sehen, die Gegner der Induktor sind: zum Beispiel für rot, grün.
Um Impulse für das Experiment vorzubereiten, öffnen Sie zunächst eine leere Folie in eine Folie-editing-Programm. Das Form-Werkzeug verwenden, um zwei gleich große Stars zu generieren – eine auf der rechten Seite und die andere auf der linken Seite – sowohl vertikal zentriert.
Erstellen Sie dann eine kleine schwarze Scheibe positioniert zwischen ihnen, als die Fixierung dienen.
Um Bilder für ein Induktor Phase erstellen, skizzieren Sie beide Formen in schwarz. Dann wählen Sie den Stern auf der linken Seite und füllen Sie ihn gleichmäßig mit einem hellen blau. In ähnlicher Weise füllen Sie die richtige ist mit einem hellen gelb.
Wiederholen Sie diesen Vorgang, erstellen zusätzliche Induktor Folien mit Sternen in verschiedenen Farben, wie grün und rot und anderen inmitten von Grün und blau.
Nun kopieren Sie eine der Induktor Folien. Halten Sie in diesem Replikat beide Sterne im schwarzen umrissen, aber ändern Sie ihre internen Farben zu weiß. Diese fertigen Folie wird in der Nachbild Phase aller Studien gezeigt.
Zu guter Letzt anordnen, so dass jede Anregung-Serie aus zwei Folien besteht: eine farbige Induktor-Reihe gefolgt von Nachbild einer in schwarz und weiß für jeden Versuch.
Beim Eintreffen des Teilnehmers direkt auf einem Computer-Monitor und stellen Sie sicher, dass sie nicht farbenblind sind. Fahren Sie mit der Erklärung der Anweisungen für die Aufgabe, die sie durchführen werden.
Betonen Sie, dass während eines Versuches der Teilnehmer sollte versuchen zu vermeiden, bewegen ihre Augen und konzentrieren uns weiterhin auf die schwarze Scheibe, die in der Mitte des Bildschirms angezeigt wird.
Sobald Sie sicher sind, dass der Teilnehmer die Nachbild Aufgabe versteht, haben sie zwischen 10 und 20 Studien durchführen. Notieren Sie jeweils neben Induktor-Farbe den Farbton, der als After-Farbe ausgewählt wurde.
Um die Daten zu analysieren, decken Sie sich die Ergebnisse und erstellen Sie eine Darstellung der am häufigsten gewählten After-Farbe für jede Induktor Farbe Tabelle.
Beachten Sie, dass die ausgewählten After-Farben überwiegend Gegner der Induktor Farbtöne sind, darauf hinweist, dass die Teilnehmer Gehirn ausgetrickst wurden, wodurch sie Farben sehen, die nicht tatsächlich vorhanden waren – Farbe Nachbild Illusionen.
Nun, da Sie wissen, wie visuelle Reize zu verwenden, um eine Farbe Nachbild Illusion zu entlocken, schauen Sie wie Forscher diese Technik verwenden können, um besser zu verstehen, die anatomische Grundlage hinter Farbensehen und Krankheiten, die diese Wahrnehmung beeinflussen.
Bis jetzt konzentrieren wir uns auf normalem Sehvermögen. Jedoch können Variationen des Nachbild Tests auch eingesetzt werden, um Krankheiten besser zu verstehen, die Farbwahrnehmung beeinflussen – wie Arten von Farbenblindheit, in denen beide Farben der Gegner Pair gleich erscheinen.
Zum Beispiel können Forscher vergleichen, wie lange eine Person wahrnimmt, eine Farbe Nachbild zu Zeiten von Normal, Kontrolle Teilnehmer gemeldet. Illusionen für abnorme Zeiträume beibehalten können eine Farbe Vision Krankheit hindeuten.
Nachbild Tests können dann mit anderen Farbe Wahrnehmung Bewertungen und bildgebende Verfahren zu ermitteln, ob ein Defekt in der Netzhaut, visuellen Cortex oder den visuellen Weg gekoppelt werden — die Relais Signale zwischen diesen beiden Bereichen – verantwortlich ist.
Sie haben nur Jupiters Video auf Farbe Nachbilder angesehen. Jetzt sollten Sie wissen, wie Formen der verschiedenen Farben zu verwenden, um diese Illusion zu untersuchen und zu sammeln und zu interpretieren Gegner Farbdaten. Wichtig ist, haben Sie auch Verständnis wie Nachbilder Gehirnregionen beteiligt bei der Farbwahrnehmung zu identifizieren und diagnostizieren von Krankheiten in Bezug auf Farbensehen helfen können.
Danke fürs Zuschauen!
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Results
Identifizieren Sie für jede der Induktor Farben im Experiment die am häufigsten gewählte After-Farbe. Machen Sie eine Tabelle, die die Ergebnisse, wie in Abbildung 8visualisiert.
Abbildung 8: Repräsentatives Ergebnis. Am häufigsten ausgewählten After-Farben als Funktion der Induktor Farben. Die am häufigsten wahrgenommenen After-Farben werden Gegner Werte der jeweiligen Induktoren.
Die am häufigsten wahrgenommenen After-Farben sollten Gegner Werte der jeweiligen Induktor Farben sein. Der Grund ist, dass Farbe-empfindlichen Zellen im menschlichen Gehirn räumlich zugeordnet sind-sie reagieren auf bestimmte Regionen des Raumes abhängig, wo das Thema ihrer Augen fixiert. In der Regel bewegen die Menschen ihren Augen herum, wodurch verschiedene Zellen, die Last der Reaktion auf externe Raumregionen zu teilen. Durch fixieren die Scheibe in den Induktor Bildern (Folie #1 in jedem Paar), verursacht der Beobachter dieselben Gruppen von Zellen nachhaltig auf die gesättigten Farben, die in einer bestimmten Region der Außenraum reagieren. Zur Zeit der Fixierung reagieren diese Zellen stark. Blauempfindliche Zellen produzieren große blaue Signale, gelb-sensitiven Zellen produzieren große gelbe Signale, und so weiter. Wenn die schwarz / weiße Bild plötzlich gezeigt, und während der Beobachter noch fixiert, diese Zellen nicht mehr stimuliert dort sind ist keine Farbe im Bild. Sondern weil sie einen Moment, bevor so stark Signalisierung wurden, der Rest des Gehirns interpretiert ihren plötzlichen Mangel an Aktivität als signalisieren das Vorhandensein eines gegnerischen Farbe. Das plötzliche fehlen der Signalisierung in blau-empfindlichen Zellen wird als das Vorhandensein von gelb interpretiert. Das plötzliche fehlen der Signalisierung in den gelb-empfindlichen Zellen wird als das Vorhandensein von blau und So weiter interpretiert. Das Gehirn interpretiert die mangelnde Aktivität in Farbe Zellen als Hinweis auf das Vorhandensein von entgegengesetzten Farben, wenn in der Tat der Mangel an Aktivität in diesem Fall durch die Abwesenheit von Farbe insgesamt verursacht. Das Gehirn ist effektiv ausgetrickst, wodurch Menschen zu sehen, wo Farben gibt es nicht wegen der Farbe in Bezug auf die Gegner Dimensionen organisiert.
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Applications and Summary
Farbe Gegenfarbtheorie gehört zu den großen Demonstrationen der wissenschaftlichen Methode. Forscher in den 1800er Jahren waren in der Lage, die Art der Farbdarstellung im menschlichen Gehirn ohne die Fähigkeit, Aktivität des Gehirns zu beobachten abzuleiten. Heute sind Farbe Nachbilder in der Tat ein nützliches Werkzeug zur Ermittlung der Gehirnregionen beteiligt bei der Verarbeitung von Farbe geworden. Bei Affen haben Wissenschaftler Neuronen aufgenommen, die Feuer, als ob die Farbe ist vorhanden, wenn es nicht, nach der Darstellung der Affen Sequenzen von Folien, die Nachbilder in menschlichen Beobachter zu produzieren. 1,2 in ähnlicher Weise haben mit fMRT, Wissenschaftler fanden Regionen des visuellen Kortex, die Anwesenheit von einer Farbe, und dass auch gezielt reagieren zu reagieren, wenn diese Farbe als eine Illusion, induziert durch ein Nachbild zwei Schienen wahrgenommen wird.
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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).
