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Ver nuevos colores con nuevos fotorreceptores

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Si desarrolláramos nuevos "ojos" que pudieran ver "colores de espectro no visibles" y los conectamos a nuestro cerebro, ¿sería nuestro cerebro capaz de identificar e interpretar esos nuevos colores? ¿Está nuestro cerebro programado para decodificar solo información sobre RGB utilizando nuestros conos SML?

¿Cómo se transmite la información del color del ojo al cerebro? Nuestro cerebro recibe la información como una señal de FM, pero ¿significa eso que se usa una "frecuencia portadora" diferente en la FM? ¿El cerebro detectará e interpretará este nuevo color?

Actividad cerebral durante la exposición a luz no visible Carecemos de la capacidad de ver colores fuera del espectro visible debido a la falta de fotorreceptores.

https://www.quora.com/Why-cant-we-think-of-a-new-colour-Is-it-really-impossible-to-think-of-any-colour-that-doesnt-exist- ahora mismo ¿Es-el-espectro-de-luz-la-única-fuente-posible-de-colores-nuevos-o-podría-haber-algo-más-Tenga en cuenta que este enlace indica que podemos "imaginar" nuevos colores en una pseudo manera.

Los dos puntos que encontré en línea brindan información sobre mi pregunta: Sí, agregar nuevos fotorreceptores / sensores a nuestros ojos podría ser una forma de ver nuevos colores y sí, enviar una señal diferente parece ser la forma de interpretar un nuevo "color". Pero esas respuestas solo se aplican en parte a si es realmente posible y solo abordan esta pregunta de manera limitada.


Cada nervio óptico humano contiene entre 770.000 y 1,7 millones de fibras nerviosas, por lo que el intercambio de ojos estará más allá del alcance humano en un futuro próximo, el desarrollo genético del ojo y de la fibra óptica tiene que suceder en el útero. Los injertos oculares requieren algún tipo de nanotecnología neuronal que probablemente esté a varias generaciones de distancia.

Si reemplaza un fotorreceptor humano con otro color, el resultado es: no demostrado / desconocido.

El intercambio de color de fotorreceptores genéticamente diseñado (intercambio de UV y azul) que envía impulsos a los mismos nervios ópticos que el color anterior, puede y probablemente funcionaría bien.

Si cambia un ojo a CMY y mantiene el otro como RGB, debería tener un resultado utilizable.

Si cambia ambos ojos a CMY, también está bien, esperaríamos que hubiera una percepción de visión justa, quizás equivalente a RGB en claridad.

Si diseñas un feto con 4-5 fotorreceptores y lo dejas desarrollarse normalmente, tendría un resultado desconocido. Quizás el bebé hubiera aumentado la visión, quizás con problemas. No se sabe y a muchos científicos les encantaría saber el resultado.

Apostaría a que un humano con 4-5-6 colores de fotorreceptores puede ser modificado genéticamente para ver, dentro de nuestra vida.


Hay dos problemas asociados con "ver colores adicionales". Uno está viendo partes del espectro de luz que actualmente no vemos; por ejemplo, ver luz ultravioleta o infrarroja. Otro es discriminar entre diferentes combinaciones de longitudes de onda y percibir más colores de los que realmente percibimos.

Nuestra visión del color se basa en tres receptores diferentes que son sensibles a diferentes longitudes de onda; el cerebro infiere el color de las diferencias entre cómo se activan esos receptores. Esto permite distinguir algunas combinaciones de longitudes de onda de otras, pero no todas: podemos distinguir la luz roja de la luz azul, porque la primera excita mucho más a las células que detectan el rojo que las otras dos y la segunda excita a las células que detectan el azul a mucho más que los otros dos, pero no podemos distinguir la luz amarilla de una combinación de luz roja y verde, porque en ambos casos tenemos las celdas rojas y verdes excitadas de la misma manera y las celdas azules no tanto. Es por eso que nuestra visión del color es "tridimensional", es decir, todos los colores se pueden generar a partir de tres colores básicos.

Alguien que en lugar de un receptor azul tuviera un receptor ultravioleta, podría percibir más longitudes de onda que nosotros, pero probablemente vería más o menos los mismos colores: "ultravioleta" sería "azul" para ellos. Puede haber diferencias porque el tipo de combinaciones con las que se encontraron sería diferente, por ejemplo, porque tendrían un rango más amplio entre los sensores "verde" y "ultravioleta" que el que tenemos entre "verde" y "azul", tal vez más. del mundo se vería cian de lo que nos parece.

Para ver adicional colores, de la misma manera que los humanos tricromáticos comunes ven más colores que las personas daltónicas, y somos capaces de discriminar entre más combinaciones de longitudes de onda que las que hacemos ahora, necesitaríamos receptores adicionales. Y ahí es donde surgen las preguntas de si el cerebro podría manejar los colores adicionales o si el nervio óptico los transmitiría como su propio canal.

Como sucede allí están casos en humanos en los que tienen cuatro receptores de color diferentes. El caso principal ocurre porque los genes de algunos receptores de color (rojo / verde) están en el cromosoma X, y en las mujeres, uno de sus dos cromosomas X está inactivo en cada célula, pero es aleatorio, lo que significa que si tienen dos versiones ligeramente diferentes de ese receptor en sus dos cromosomas, algunas células de la retina tendrán uno y otras el otro, creando dos receptores de color diferentes en sus ojos donde otras personas tienen uno.

Parece que la mayoría de las mujeres con esta afección no ven más colores que otras, lo que podría deberse a que los dos receptores no varían lo suficiente. Pero parece que algunos casos raros hacer tienen mejores habilidades para discriminar colores y una experiencia de color más rica, lo que sugiere que la tetracromacia humana es posible y ya existe en unos pocos individuos raros.

Ver también:

https://en.wikipedia.org/wiki/Tetrachromacy#Humans

https://theneurosphere.com/2015/12/17/the-mystery-of-tetrachromacy-if-12-of-women-have-four-cone-types-in-their-eyes-why-do-so- pocos-de-ellos-realmente-ven-más-colores /

https://theness.com/neurologicablog/index.php/tetrachromacy-in-humans/

https://www.researchgate.net/profile/Zoltan_Jakab/publication/254932347_Looking_for_potential_indicators_of_human_tetrachromacy/links/546c88c80cf2c4819f216fa5/Looking-for-potential-indicators-ofch-romacy-tetradf

https://arxiv.org/abs/1703.04392 Mejora de la visión del color humana rompiendo la redundancia binocular (no se trata de los casos de tetracromacia mencionados anteriormente, sino de personas que intentan inducir la tetracromacia estimulando los dos ojos de manera diferente)

Este documento ofrece una buena descripción general de la visión del color en el reino animal y desacredita algunos conceptos erróneos (como que los animales con un trillón de receptores de color ven mil millones más de colores que nosotros; en realidad, procesan el color de manera muy diferente y la cantidad de receptores de color que utilizan). tener está relacionado con eso).

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982214013013

Otra descripción general de la visión del color humana:
https://www.imbs.uci.edu/colorcoglab/4-9.pdf
Potencial humano de tetracromacia


Los investigadores identifican una nueva clase de fotorreceptores, que apuntan a nuevas formas en que se regulan la vista y el olfato

La identificación de una nueva clase de fotorreceptores en la retina de las moscas de la fruta arroja luz sobre la regulación de los pigmentos del ojo que confieren visión del color, informan investigadores del Centro de Genética del Desarrollo de la Universidad de Nueva York en un nuevo estudio que aparece en la Biblioteca Pública de Nueva York. Revista científica, PloS Biology. Los hallazgos, escriben, también pueden tener implicaciones para la regulación de los receptores olfativos, que son responsables de la detección de olores, porque ambos tipos de receptores pertenecen a la misma familia de proteínas.

Los biólogos han descubierto anteriormente que la mayoría de los sistemas sensoriales siguen la regla de "una molécula receptora por célula receptora". Por ejemplo, los fotorreceptores del ojo de la mosca y los conos humanos, nuestros fotorreceptores sensibles al color, expresan cada uno solo una rodopsina, un pigmento que es sensible a un solo color. Las rodopsinas son receptores de proteínas acopladas a G, una clase de moléculas de señalización antiguas que median no solo la visión, sino también el sentido del olfato y otros procesos fisiológicos.

En el estudio de PloS Biology, los investigadores de la NYU examinaron el ojo de la mosca de la fruta Drosophila. Las moscas de la fruta pueden ser analizadas y manipuladas con exquisitos detalles por los biólogos y sirven como un poderoso sistema modelo para comprender procesos biológicos como la visión. En cada una de las 800 facetas individuales estimadas que componen el ojo de la mosca, hay ocho fotorreceptores (R1 - R8). Seis de estos median la detección de movimiento de amplio espectro (R1 - R6) y dos median la visión del color (R7 y R8) y son similares a los fotorreceptores de cono humano.

Los investigadores de la Universidad de Nueva York, encabezados por el profesor de biología Claude Desplan, buscaron comprender los mecanismos que regulan la exclusión mutua de los genes fotorreceptores de rodopsina en la retina de la mosca, lo que no se comprende bien. Sus resultados revelaron una nueva clase de fotorreceptores que viola la regla de una rodopsina: un fotorreceptor. Esta nueva clase, ubicada en el tercio dorsal del ojo, coexpresa dos rodopsinas sensibles a los rayos ultravioleta (UV) (rh3 y rh4) en R7, mientras mantiene la discriminación entre rodopsinas verdes y azules en R8.

Los investigadores de la NYU descubrieron que esta coexpresión depende de un grupo de genes, los llamados genes del Complejo Iroquois, que se sabe que especifican el lado dorsal del ojo. Estos genes son necesarios y suficientes para permitir que las dos rodopsinas sensibles a los rayos UV se expresen en la misma célula R7. Es probable que el propósito de esta coexpresión de pigmentos sensibles a los rayos ultravioleta en una parte especializada de la retina dorsal permita a las moscas orientarse mejor hacia el sol para la navegación: las moscas, como las abejas, cuando esto ha sido bien documentado, pueden discriminar entre el lado solar del paisaje, que tiene menos radiaciones en los rayos UV, y el lado opuesto (anti-solar), que es muy rico en rayos UV.

El estudio fue financiado por el National Eye Institute, que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Nueva York. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Visualice el color: los patrones de actividad en el cerebro son específicos del color que ve

Los resultados de la investigación de los NIH revelan nuevos aspectos del procesamiento visual.

Estímulos coloreados en amarillo (arriba) y azul (abajo). Las versiones de nivel de luminancia clara están a la izquierda, las versiones oscuras a la derecha. Los voluntarios utilizaron una variedad de nombres para los estímulos superiores, como "amarillo" para el izquierdo y "marrón" para el derecho, pero utilizaron constantemente "azul" para ambos estímulos inferiores. Bevil Conway, Ph.D., NEI

Investigadores del National Eye Institute (NEI) han decodificado mapas cerebrales de la percepción humana del color. Los hallazgos, publicados hoy en Current Biology, abren una ventana sobre cómo se organiza el procesamiento del color en el cerebro y cómo el cerebro reconoce y agrupa los colores en el entorno. El estudio puede tener implicaciones para el desarrollo de interfaces máquina-cerebro para prótesis visuales. NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.

"Este es uno de los primeros estudios para determinar qué color está viendo una persona basándose en mediciones directas de la actividad cerebral", dijo Bevil Conway, Ph.D., jefe de la Unidad de Sensación, Cognición y Acción de NEI, quien dirigió el estudio. "El enfoque nos permite abordar cuestiones fundamentales sobre cómo percibimos, categorizamos y entendemos el color".

El cerebro utiliza señales de luz detectadas por los fotorreceptores del cono de la retina como bloques de construcción para la percepción del color. Tres tipos de fotorreceptores de cono detectan luz en un rango de longitudes de onda. El cerebro mezcla y categoriza estas señales para percibir el color en un proceso que no se comprende bien.

Para examinar este proceso, Isabelle Rosenthal, Katherine Hermann y Shridhar Singh, becarios de posgrado en el laboratorio de Conway y coautores del estudio, utilizaron magnetoencefalografía o "MEG", una tecnología de 50 años que registra de forma no invasiva a los pequeños campos magnéticos que acompañan a la actividad cerebral. La técnica proporciona una medición directa de la actividad de las células cerebrales utilizando una serie de sensores alrededor de la cabeza. Revela los cambios milisegundos a milisegundos que ocurren en el cerebro para permitir la visión. Los investigadores registraron patrones de actividad cuando los voluntarios vieron imágenes en color especialmente diseñadas e informaron los colores que vieron.

Los investigadores trabajaron con tonos rosa, azul, verde y naranja para poder activar las diferentes clases de fotorreceptores de manera similar. Estos colores se presentaron en dos niveles de luminancia: claro y oscuro. Los investigadores utilizaron una forma de estímulo en espiral, que produce una fuerte respuesta cerebral.

Los investigadores encontraron que los participantes del estudio tenían patrones únicos de actividad cerebral para cada color. Con suficientes datos, los investigadores pudieron predecir a partir de las grabaciones de MEG qué color estaba mirando un voluntario, esencialmente decodificando el mapa cerebral del procesamiento del color, o "lectura de la mente".

"El objetivo del ejercicio no era simplemente leer las mentes de los voluntarios", dijo Conway. “La gente se ha estado preguntando sobre la organización de los colores durante miles de años. La base física del color, el arco iris, es un gradiente continuo de matices. Pero la gente no lo ve de esa manera. Esculpen el arco iris en categorías y organizan los colores como una rueda. Estábamos interesados ​​en comprender cómo el cerebro hace que esto suceda, cómo el tono interactúa con el brillo, como para convertir el amarillo en marrón ".

Por ejemplo, en una variedad de idiomas y culturas, los seres humanos tienen nombres más distintos para los colores cálidos (amarillos, rojos, naranjas, marrones) que para los colores fríos (azules, verdes). Se sabe desde hace mucho tiempo que las personas utilizan constantemente una variedad más amplia de nombres para los tonos cálidos en diferentes niveles de luminancia (p. Ej., "Amarillo" frente a "marrón") que para los tonos fríos (p. Ej., "Azul" se usa tanto para la luz como para la oscuridad). El nuevo descubrimiento muestra que los patrones de actividad cerebral varían más entre los tonos cálidos claros y oscuros que entre los tonos fríos claros y oscuros. Los hallazgos sugieren que nuestra propensión universal a tener más nombres para los tonos cálidos en realidad puede estar enraizada en cómo el cerebro humano procesa el color, no en el lenguaje o la cultura.

“Para nosotros, el color es un poderoso sistema modelo que revela pistas sobre cómo funcionan la mente y el cerebro. ¿Cómo organiza y categoriza el cerebro el color? ¿Qué nos hace pensar que un color es más similar a otro? " dijo Conway. "Con este nuevo enfoque, podemos usar el cerebro para decodificar cómo funciona la percepción del color y, en el proceso, con suerte descubrir cómo el cerebro convierte los datos de los sentidos en percepciones, pensamientos y, en última instancia, acciones".

El estudio fue financiado por el Programa Intramural NEI.

Este comunicado de prensa describe un hallazgo de investigación básico. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento humano y la biología, que es fundamental para promover nuevas y mejores formas de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades. La ciencia es un proceso impredecible e incremental: cada avance de la investigación se basa en descubrimientos pasados, a menudo de formas inesperadas. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento de la investigación básica fundamental.

NEI dirige la investigación del gobierno federal sobre el sistema visual y las enfermedades oculares. NEI apoya programas de ciencia básica y clínica para desarrollar tratamientos para salvar la vista y abordar las necesidades especiales de las personas con pérdida de visión. Para obtener más información, visite https://www.nei.nih.gov.

Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH): NIH, la agencia de investigación médica de la nación, incluye 27 institutos y centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. Los NIH son la principal agencia federal que realiza y respalda la investigación médica básica, clínica y traslacional, y está investigando las causas, los tratamientos y las curas para enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite www.nih.gov.

NIH & hellipConvirtiendo el descubrimiento en salud ®

Referencias

Rosenthal IA, Singh SR, Hermann KL, Pantazis D y Conway BR. "Geometría del espacio de color descubierta con magnetoencefalografía". Publicado en línea el 16 de noviembre de 2020. Current Biology.


Estructura y función de los fotorreceptores

Los fotorreceptores son células especializadas que se encuentran en la retina del ojo. La estructura y función de los fotorreceptores son tan especializadas que tienen la capacidad de funcionar en diferentes condiciones.

Los receptores del ojo son células neuroepiteliales extremadamente especializadas. Esto se debe a que las células tienen funciones tanto epiteliales como neurológicas que las hacen capaces de realizar una fototransducción visual.

Estos fotorreceptores son biológicamente importantes ya que tienen la capacidad de convertir la luz que proviene de la radiación electromagnética visible en señales que pueden estimular los procesos biológicos.

Receptores del ojo

Hay tres tipos de células fotorreceptoras que se encuentran en las células de los mamíferos. Son bastones, conos y células ganglionares retinianas intrínsecamente fotosensibles. De estos, los fotorreceptores más conocidos y clásicos son bastones y conos. Ambos receptores del ojo contribuyen a la información que utiliza el sistema visual para formar la representación del mundo visual que forma la vista. Estos fotorreceptores suelen estar dispuestos de forma irregular. Aunque irregular, la disposición es un hexágono aproximado que se conoce como mosaico retiniano. Se sabe que la retina humana contiene 120 millones de células bastón y 6 millones de células cónicas.

Se sabe que todos los tipos de fotorreceptores contienen pigmentos que hacen que las células se especialicen para la visualización de la imagen. Las células fotorreceptoras están muy compactas, lo que les permite alcanzar una alta densidad de fotopigmentos, por lo que una gran cantidad de fotorreceptores pueden absorber grandes cantidades de fotones de luz. Esto conduce a un mejor procesamiento de imágenes por parte del cerebro. Existen diferencias entre los bastones y los conos de diferentes especies de organismos. La estructura y función de los fotorreceptores les permite estar conectados a una red de vías biológicas como se observa en el caso de los invertebrados y vertebrados, aunque pueden ser morfológicamente diferentes y estar empaquetados de manera diferente.

Estructura y función de los fotorreceptores

El mecanismo por el cual se define el funcionamiento de los fotorreceptores en la detección de luz a través de los ojos se conoce como fotorrecepción. Según este mecanismo, la luz es absorbida por células especializadas conocidas como fotorreceptores que convierten el estímulo de luz en impulsos nerviosos. Como ya se mencionó, hay principalmente dos tipos de fotorreceptores: células de bastón y células de conos. Para comprender mejor la estructura y función de los fotorreceptores, los bastoncillos y los conos, se muestra a continuación un diagrama:

[La imagen se cargará pronto]

A continuación se muestra la función de las células de varilla y cono y sus características:

Células de varilla

Las células fotorreceptoras de bastón son células especializadas que funcionan muy bien en condiciones de poca luz. Esto también se conoce como visión crepuscular. Cuando se estimulan con luz brillante, se blanquean. Por lo tanto, son las células responsables tanto de la visión crepuscular como nocturna.

Para activar las células de bastón se requiere una intensidad de luz muy baja y con una intensidad alta, no pueden funcionar mucho.

Estos fotorreceptores contienen un pigmento llamado rodopsina. Todas las células bastón contienen rodopsina solamente. Debido a este pigmento, estas células tienen la capacidad de absorber una amplia gama de longitudes de onda.

Otra característica peculiar de las células bastón es que son monocromáticas. Esto significa que los bastoncillos no pueden diferenciar entre los diferentes colores presentes en las longitudes de onda del espectro de luz visible.

Aunque están presentes en grandes cantidades, los bastoncillos están presentes principalmente en la periferia del ojo. Esto los convierte en las células fotorreceptoras primarias para la visión periférica y, por lo tanto, ayudan a ampliar la capacidad visual hasta cierto punto.

La imagen formada por el estímulo generado por los bastoncillos suele ser borrosa. Las imágenes están mal resueltas porque una sola neurona bipolar forma una conexión o una sinapsis con múltiples células bastón.

Células de cono

Los fotorreceptores de cono son los que tienen la capacidad de funcionar muy bien en condiciones de luz brillante. Esto hace que estos fotorreceptores sean adecuados para la visión diurna.

Se requieren grandes cantidades de fotones para activar este tipo de células fotorreceptoras.

En los seres humanos, hay tres tipos diferentes de células cónicas presentes. Estas células de cono se denominan conos S, conos M y conos L. Estos tres tipos diferentes de conos se diferencian en función de los tres tipos diferentes de pigmentos presentes en ellos. Los tres pigmentos dan una respuesta cuando absorben diferentes tipos de longitudes de onda estrechas en el espectro de luz visible. Esto ayuda a los humanos a identificar los diferentes colores de los objetos que los rodean.

Los diferentes colores que se diferencian por los tres pigmentos diferentes en los tres tipos diferentes de conos ayudan a identificar los tres colores diferentes que son rojo, azul y verde.

Estos tipos de fotorreceptores están presentes en abundancia en el centro de la retina, es decir, dentro de la región de la fóvea. Por su ubicación y habilidad, los conos son los responsables del enfoque visual.

La calidad de las imágenes formadas por los conos está muy bien definida. Esto se debe a que, a diferencia de los bastones que forman sinapsis con neuronas bipolares individuales en múltiples, solo un cono forma la sinapsis con una neurona bipolar única, lo que proporciona imágenes de calidad mejorada.

Conclusión

Por lo tanto, a partir de la información proporcionada, queda clara la función principal de las células de los bastones y los conos, que se puede expresar simplemente como: los bastones son responsables de la visión nocturna y los conos son responsables de la visión diurna.


Visualice el color: los patrones de actividad en el cerebro son específicos del color que ve

Investigadores del National Eye Institute (NEI) han decodificado mapas cerebrales de la percepción humana del color. Los hallazgos, publicados hoy en Current Biology, abren una ventana sobre cómo se organiza el procesamiento del color en el cerebro y cómo el cerebro reconoce y agrupa los colores en el entorno. El estudio puede tener implicaciones para el desarrollo de interfaces máquina-cerebro para prótesis visuales. NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.

"Este es uno de los primeros estudios para determinar qué color está viendo una persona basándose en mediciones directas de la actividad cerebral", dijo Bevil Conway, Ph.D., jefe de la Unidad de Sensación, Cognición y Acción de NEI, quien dirigió el estudio. "El enfoque nos permite abordar cuestiones fundamentales sobre cómo percibimos, categorizamos y entendemos el color".

El cerebro utiliza señales de luz detectadas por los fotorreceptores del cono de la retina como bloques de construcción para la percepción del color. Tres tipos de fotorreceptores de cono detectan luz en un rango de longitudes de onda. El cerebro mezcla y categoriza estas señales para percibir el color en un proceso que no se comprende bien.

Para examinar este proceso, Isabelle Rosenthal, Katherine Hermann y Shridhar Singh, becarios de posgrado en el laboratorio de Conway y coautores del estudio, utilizaron magnetoencefalografía o "MEG", una tecnología de 50 años que registra de forma no invasiva a los pequeños campos magnéticos que acompañan a la actividad cerebral. La técnica proporciona una medición directa de la actividad de las células cerebrales utilizando una serie de sensores alrededor de la cabeza. Revela los cambios milisegundos a milisegundos que ocurren en el cerebro para permitir la visión. Los investigadores registraron patrones de actividad cuando los voluntarios vieron imágenes en color especialmente diseñadas e informaron los colores que vieron.

Los investigadores trabajaron con tonos rosa, azul, verde y naranja para poder activar las diferentes clases de fotorreceptores de manera similar. Estos colores se presentaron en dos niveles de luminancia: claro y oscuro. Los investigadores utilizaron una forma de estímulo en espiral, que produce una fuerte respuesta cerebral.

Estímulos coloreados en amarillo (arriba) y azul (abajo). Las versiones de nivel de luminancia clara están a la izquierda, las versiones oscuras a la derecha. Los voluntarios utilizaron una variedad de nombres para los estímulos superiores, como "amarillo" para el izquierdo y "marrón" para el derecho, pero utilizaron constantemente "azul" para ambos estímulos inferiores.

Los investigadores encontraron que los participantes del estudio tenían patrones únicos de actividad cerebral para cada color. Con suficientes datos, los investigadores pudieron predecir a partir de las grabaciones de MEG qué color estaba mirando un voluntario, esencialmente decodificando el mapa cerebral del procesamiento del color, o "lectura de la mente".

"El objetivo del ejercicio no era simplemente leer las mentes de los voluntarios", dijo Conway. “La gente se ha estado preguntando sobre la organización de los colores durante miles de años. La base física del color, el arco iris, es un gradiente continuo de matices. Pero la gente no lo ve de esa manera. Esculpen el arco iris en categorías y organizan los colores como una rueda. Estábamos interesados ​​en comprender cómo el cerebro hace que esto suceda, cómo el tono interactúa con el brillo, como para convertir el amarillo en marrón ".

Por ejemplo, en una variedad de idiomas y culturas, los seres humanos tienen nombres más distintos para los colores cálidos (amarillos, rojos, naranjas, marrones) que para los colores fríos (azules, verdes). Se sabe desde hace mucho tiempo que las personas utilizan constantemente una variedad más amplia de nombres para los tonos cálidos en diferentes niveles de luminancia (p. Ej., "Amarillo" frente a "marrón") que para los tonos fríos (p. Ej., "Azul" se usa tanto para la luz como para la oscuridad). El nuevo descubrimiento muestra que los patrones de actividad cerebral varían más entre los tonos cálidos claros y oscuros que entre los tonos fríos claros y oscuros. Los hallazgos sugieren que nuestra propensión universal a tener más nombres para los tonos cálidos en realidad puede estar enraizada en cómo el cerebro humano procesa el color, no en el lenguaje o la cultura.

“Para nosotros, el color es un poderoso sistema modelo que revela pistas sobre cómo funcionan la mente y el cerebro. ¿Cómo organiza y categoriza el cerebro el color? ¿Qué nos hace pensar que un color es más similar a otro? " dijo Conway. "Con este nuevo enfoque, podemos usar el cerebro para decodificar cómo funciona la percepción del color y, en el proceso, con suerte descubrir cómo el cerebro convierte los datos de los sentidos en percepciones, pensamientos y, en última instancia, acciones".

El estudio fue financiado por el Programa Intramural NEI.

Referencia: Rosenthal IA, Singh SR, Hermann KL, Pantazis D y Conway BR. "Geometría del espacio de color descubierta con magnetoencefalografía". Publicado en línea el 16 de noviembre de 2020. Current Biology. Pubmed

Este comunicado de prensa describe un hallazgo de investigación básico. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento humano y la biología, que es fundamental para promover nuevas y mejores formas de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades. La ciencia es un proceso incremental e impredecible: cada avance de la investigación se basa en descubrimientos pasados, a menudo de manera inesperada. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento de la investigación básica fundamental.


Investigador de Moran arroja nueva luz sobre la visión humana del color

Hay millones de ellos en nuestro ojo, la retina y las células fotorreceptoras especiales, conocidas como bastones y conos, que nos permiten percibir una amplia gama de intensidades y colores de luz.

Respaldado por una nueva subvención del proyecto de investigación del National Eye Institute por cinco años y $ 2 millones, el laboratorio de Frans Vinberg, PhD, en el John A. Moran Eye Center está buscando una comprensión más profunda de los fotorreceptores y cómo las principales enfermedades cegadoras, incluidas las relacionadas con la edad la degeneración macular (DMAE) y la retinopatía diabética, les afectan.

& # 8220Existe una necesidad crítica de comprender mejor la biología de los fotorreceptores en la retina y la mácula humanas en la salud y la enfermedad & # 8221, dijo Vinberg, quien se unió al Moran Eye Center en 2017. & # 8220 Esto es particularmente cierto en el caso de los fotorreceptores de cono , en comparación con las varillas que se han estudiado más extensamente. & # 8221

Los conos se concentran en la mácula, el área pequeña pero significativa en el centro de la retina sensible a la luz. Los conos nos dan una visión del color y nos ayudan a ver los detalles más finos.

Los bastones, que ayudan a una buena visión en condiciones de poca luz, se concentran en las zonas externas de la retina y nos dan una visión periférica. La retina humana tiene alrededor de 100 millones de bastones y 5 millones de conos.

La investigación de Vinberg & # 8217 es única porque se basará en tejido humano donado al que se accede a través de colaboraciones con bancos de ojos y sociedades de donantes de órganos de EE. UU.

En importantes investigaciones anteriores sobre la adaptación a la luz y la oscuridad en la retina se han utilizado modelos animales que carecen de mácula.

& # 8220Se sabe muy poco sobre los mecanismos de los fotorreceptores en la mácula humana & # 8221, continuó. & # 8220Los objetivos a largo plazo de nuestro proyecto buscarán cambiar esto. Queremos generar nuevos conocimientos sobre ojos sanos y explorar distrofias maculares para identificar objetivos potenciales para nuevas terapias que podrían mejorar la visión o prevenir la pérdida de visión en ojos humanos envejecidos o enfermos. & # 8221

En una investigación relacionada, el laboratorio de Vinberg & # 8217 en 2020 colaboró ​​en un estudio innovador relacionado con los fotorreceptores que proporcionó información sobre cómo las personas con enfermedad degenerativa de la retina pueden mantener su visión nocturna durante un período relativamente largo.


Stephen Engel

Profesor, Psicología, Universidad de Minnesota, cuya investigación se centra en la percepción visual y cómo la experiencia puede cambiarla.

No y sí, según lo que entendamos por color.

Si definimos el color como nuestra experiencia cuando vemos una superficie plana uniforme aisladamente, piense en un chip de color Pantone, entonces la respuesta es no. Nuestra experiencia del color comienza cuando tres tipos de células sensibles a la luz en nuestra retina, llamadas fotorreceptores de cono, responden al espectro de luz reflejada desde una superficie como estos chips. Esto significa que la entrada visual para el color se puede reducir a tres números, qué tan activos son cada uno de esos tipos de conos. (Esta es también la razón por la que la mayoría de los esquemas de color comúnmente utilizados son tridimensionales). Los científicos han medido el color percibido que producen muchas combinaciones de estos tres niveles de actividad de fotorreceptores y no es probable que haya combinaciones sorprendentes que produzcan nuevos colores.

Por otro lado, nuestra experiencia del color depende dramáticamente del contexto en el que vemos las cosas. La capacidad de producir verde neón bajo luz normal, por ejemplo, se inventó hace relativamente poco tiempo y depende de que el objeto verde se vea, y a veces sea, más brillante que los objetos que lo rodean. Los científicos conocen desde hace mucho tiempo estos efectos del contexto en la percepción del color, al igual que todos los demás; son la razón, por ejemplo, de que la sombra de ojos adecuada puede cambiar el color de los ojos. Pero el número de contextos posibles es difícil de determinar, y el conocimiento de cómo el contexto afecta los colores que percibimos es incompleto en el mejor de los casos. Esto es especialmente cierto si consideramos que el contexto se extiende tanto en el tiempo como en el espacio, y si consideramos también nuestro contexto interno, el sueño, las drogas, etc.

Por lo tanto, sigue siendo posible que las personas puedan inventar nuevos contextos que produzcan nuevas experiencias de color. Por ejemplo, ver una determinada disposición de colores durante un tiempo y luego ver un fragmento de material rodeado por las otras cosas adecuadas, podría producir un color que nunca antes se había visto. No puedo decir con qué facilidad se podría encontrar tal combinación, pero debería ser detectable en principio.


No solo luz: se revela la sensibilidad de los fotorreceptores a los estímulos mecánicos

Crédito: Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA)

Gracias a las pinzas ópticas, un nuevo estudio revela propiedades inesperadas de las neuronas responsables de la transducción de señales luminosas. La investigación ha sido publicada en PLOS Biología.

"We thought we knew almost everything about photoreceptors, but we have proved that is not the case." With these words, Vincent Torre, Professor of neurobiology of SISSA—Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, comments on the results of a new study. Thanks to a multidisciplinary approach and to the use of optical tweezers, the study reveals for the first time the sensitivity of nerve cells present on the retina to mechanical stimuli and opens up new questions on how they function. The work has been published in PLOS Biología.

Cones and rods within our retinas are also known as photoreceptors: it is because of them that the light that reaches our eyes transforms into information. They are cells with a characteristic shape, as the names suggest, mutually complementary. If the cones are principally involved in daytime vision and color recognition, the rods on the other hand are very sensitive to light and allow us to see even in low-light conditions.

The mechanisms for transduction of light signals have been known for some time, but the development of new experimental methodologies inspired by nanotechnology has allowed a group of researchers of SISSA, the National Research Council (CNR) and the Australian National University to better understand the complexity of their functioning.

In particular, scholars have investigated the mechanical sensitivity of frog rods using optical tweezers. "This highly innovative technique uses an infrared laser beam to trap particles of very small dimensions and handle biological systems with extreme precision without damaging them," explains Dan Cojoc, head of the Optical Manipulation Laboratory of the 'Istituto Officina dei Materiali' of CNR. In this way the scientists could apply a slight pressure to the surface of isolated rods while monitoring the response with calcium imaging techniques, which allows to detect the concentration of intracellular calcium through the presence of fluorescent molecules. They observed consistent variations in fluorescence thus showing an unexpected sensitivity of the photoreceptors to the mechanical stimuli.

In line with this interpretation, the research team, which included SISSA Ph.D. students Ulisse Bocchero, Fabio Falleroni, Simone Mortal and Yunzhen Li, ascertained the presence in photoreceptors of specific molecules sensitive to mechanical stress. They detected a variation in electrical signals in the presence of drugs able to block the functionality of some of these molecules and, then, analyzed their distribution in the retina through specific fluorescent markers. Finally, they demonstrated the existence in vertebrates of an association between the genes connected to phototransduction and some genes connected instead to mechanical transduction.

What are the physiological mechanical stimuli able to activate the photoreceptors? "It is still an open question," answers Torre. "Thanks to optical tweezers we have shown the sensitivity of the rods to mechanical stimuli. However, we have also been able to observe a reduction in the length of their external segment when subjected to particularly intense light flashes, a phenomenon known as phototropism. In situations like these, it is more than plausible to think that mechanical stimulations are involved."

Undoubtedly, there are still many steps to be understood. "We believe that sensitivity to mechanical stimuli is necessary to guarantee both cell integrity and optimal functioning of phototransduction," concludes Torre. "Once again, biology shows that there is always a greater complexity and it is incredible how the development of new technologies allows us to discover new things all the time."


NYU Researchers Identify New Class of Photoreceptors in Retina, Pointing to New Ways Sights-and Smells-Are Regulated

The identification of a new class of photoreceptors in the retina of fruit flies sheds light on the regulation of the pigments of the eye that confer color vision, researchers at New York University’s Center for Developmental Genetics report in a new study appearing in the Public Library of Science’s journal, PloS Biology. The findings, they write, may also have implications for the regulating of olfactory receptors, which are responsible for the detection of smells, because both types of receptors belong to the same protein family.

Biologists have previously found that most sensory systems follow the “one receptor molecule per receptor cell” rule. For example, photoreceptors in the fly eye and human cones-our color-sensitive photoreceptors-each express only one rhodopsin, a pigment that is sensitive to only one color. Rhodopsins are G-coupled protein receptors, a class of ancient signaling molecules that mediate not just vision, but also the sense of smell and other physiological processes.

En el PloS Biology study, the NYU researchers examined the eye of the fruit fly Drosophila. Fruit flies can be analyzed and manipulated in exquisite details by biologists and serve as a powerful model system to understand biological processes such as vision. In each of the estimated 800 individual facets that make up the fly eye, there are eight photoreceptors (R1-R8). Six of these mediate broad-spectrum detection of motion (R1-R6) and two mediate color vision (R7 and R8) and are similar to the human cone photoreceptors.

The NYU researchers, headed by Biology Professor Claude Desplan, sought to understand the mechanisms that regulate mutual exclusion of rhodopsin photoreceptor genes in the fly retina, which is poorly understood. Their results revealed a new class of photoreceptors that violates the one rhodopsin-one photoreceptor rule. This new class, located in the dorsal third of the eye, co-expresses two ultraviolet (UV)-sensitive rhodopsins (rh3 and rh4) in R7, while maintaining discrimination between green and blue rhodopsins in R8.

The NYU researchers found that this co-expression depends on a group of genes-the so-called Iroquois Complex genes-that are known to specify the dorsal side of the eye. These genes are necessary and sufficient to allow the two UV-sensitive rhodopsins to be expressed in the same R7 cell. The purpose of this co-expression of UV-sensitive pigments in a specialized part of the dorsal retina is likely to allow the flies to better orient to the sun for navigation: Flies, like bees, where this has been well documented, can discriminate between the solar side of the landscape, which has fewer radiations in the UV, and the opposite side (anti-solar), which is very UV-rich.

The study was funded by the National Eye Institute, which is part of the National Institutes of Health.


Scotopic colour vision in crepuscular and nocturnal hawkmoths

Most hawkmoths are active during twilight (crepuscular) or at night(nocturnal). They have superposition compound eyes with a large superposition aperture and tracheal tapeta (Fig. 2B–D), and are therefore well adapted to nocturnal vision. Similar to the well-known honeybee, they rely on one single set of three spectral receptor types that are maximally sensitive to ultraviolet, blue and green light, for vision at all light intensities(Schwemer and Paulsen, 1973). As a result of self-screening, their long photoreceptors should have broadened sensitivity functions when they are dark-adapted (broken curve in Fig. 2G Warrant and Nilsson, 1998 Kelber et al., 2003a). However, the rhabdomeres of moth photoreceptors are fused and work as spectral filters for each other, thus narrowing the sensitivity functions and making them well suited for colour vision (solid curve in Fig. 2G for formulae to calculate the curves see Johnsen et al., 2006). Diurnal flower visitors such as honeybees have long been known to use colour to detect, recognise and discriminate the colours of rewarding flowers(Frisch, 1914).

Using a method developed by von Frisch in 1914, we have recently demonstrated colour vision in the crepuscular and nocturnal hawkmoths Deilephila elpenor, Hyles lineata y Hyles gallii(von Frisch, 1914 Kelber et al., 2002 Kelber et al., 2003a). The moths were trained to associate a reward of sucrose solution with the blue or yellow colour of artificial flowers (Fig. 5A). After training, they were able to discriminate the training colour from eight different shades of grey and from two other colours(Fig. 5B,C). As the different shades of grey provided different achromatic cues to the moths, they could only rely on the chromatic signal (or colour) for the discrimination. They were therefore unable to discriminate the training blue (or yellow) from a lighter or darker shade of blue (or yellow, respectively), because these stimuli differed only in the achromatic and not the chromatic signal (right panels in Fig. 5B,C). The results shown in Fig. 5 were obtained at a light intensity similar to light levels on a starlit night(0.0001 cd m –2 ). Moths also discriminated between two colours looking white to the human eye, one absorbing ultraviolet light and one reflecting it (Kelber et al.,2002). This proves that the nocturnal colour vision of D. elpenor also extends into the ultraviolet range. Además, D. elpenor has good colour constancy and is able to recognize rewarding flowers under changed illumination(Balkenius and Kelber,2004).

How can moths achieve colour vision at light intensities where humans are colour-blind? The number of photons captured by the receptors in each ommatidium, at starlight intensities, ranges between 1 and 25 photons, per receptor channel and receptor integration time. With these numbers of photons,the noise level (√N equivalent to between 1 and 5 photons) would make discrimination impossible. We therefore have to propose that nocturnal moths use spatial and/or temporal summation(Warrant, 1999) to improve the signal-to-noise ratio and allow the colour discrimination we observed. Calculations show that by having three spectral types of receptor, the hawkmoths sacrifice absolute sensitivity, and this indicates that colour vision is highly relevant for them, just as it is for diurnal flower visitors(Kelber et al., 2003a Johnsen et al., 2006).


Ver el vídeo: CIENTÍFICOS LOGRARON CREAR UN COLOR NUEVO Lo puedes ver? (Agosto 2022).