C’è una differenza tra il modo in cui il cervello degli anziani sani percepisce il colore rispetto agli adulti più giovani, rileva un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’UCL. Una nuova ricerca ha confrontato il modo in cui gli alunni dei più giovani e quelli degli anziani hanno reagito ai diversi aspetti del colore nell’ambiente.
Il risultato dello studio sul cervello degli anzianiè stato pubblicato su Scientific Reports
Il cervello degli anziani sani percepisce i colori in modo differente rispetto ai giovani adulti
Il team che ha studiato il cervello degli anziani ha reclutato 17 giovani adulti sani con un’età media di 27,7 anni e 20 anziani sani con un’età media di 64,4 anni. I partecipanti sono stati posti in una stanza oscurata e sono stati mostrati 26 colori diversi per cinque secondi ciascuno, mentre i ricercatori misuravano il diametro delle loro pupille.
Le pupille si restringono in risposta all’aumento della luminosità e del croma dei colori (colorazione). I colori mostrati includevano tonalità scure, tenui, sature e chiare di magenta, blu, verde, giallo e rosso, insieme a due tonalità di arancione e quattro colori in scala di grigi.
Utilizzando una telecamera di tracciamento oculare altamente sensibile, che ha registrato il diametro della pupilla 1.000 volte al secondo, il team ha scoperto che le pupille degli anziani sani si restringevano meno in risposta alla crominanza dei colori rispetto ai giovani adulti. Ciò è stato particolarmente evidente per le tonalità verde e magenta percepite dal cervello. Tuttavia, sia gli adulti più giovani che quelli più anziani hanno avuto risposte simili alla “leggerezza” di una tonalità di colore.
Lo studio è il primo a utilizzare la pupillometria per dimostrare che quando invecchiamo, il nostro cervello diventa meno sensibile all’intensità dei colori nel mondo che ci circonda.
I risultati dello studio integrano anche precedenti ricerche comportamentali che hanno dimostrato che gli adulti più anziani percepiscono i colori della superficie come meno colorati rispetto ai giovani adulti.
L’autore principale, il dottor Janneke van Leeuwen (UCL Queen Square Institute of Neurology), ha spiegato: “Questo lavoro mette in discussione la convinzione di lunga data tra gli scienziati secondo cui la percezione del colore rimane relativamente costante per tutta la durata della vita, e suggerisce invece che i colori svaniscono lentamente man mano che si verificano. invecchiamo. I nostri risultati potrebbero anche aiutare a spiegare perché le nostre preferenze cromatiche possono cambiare con l’avanzare dell’età e perché almeno alcune persone anziane potrebbero preferire vestirsi con colori vivaci.
I ricercatori ritengono che con l’avanzare dell’età si verifica un declino della sensibilità del corpo ai livelli di saturazione dei colori all’interno della corteccia visiva primaria , la parte del cervello che riceve, integra ed elabora le informazioni visive trasmesse dalle retine.
Precedenti ricerche hanno anche dimostrato che questa è una caratteristica di una rara forma di demenza chiamata atrofia corticale posteriore (PCA), in cui notevoli difficoltà e anomalie nella percezione dei colori potrebbero essere dovute a un calo significativo della sensibilità del cervello a determinate tonalità di colore (in particolare verde e verde). magenta) nella corteccia visiva primaria e nelle sue reti connesse.
L’autore co-corrispondente, il professor Jason Warren (UCL Queen Square Institute of Neurology), ha osservato: “I nostri risultati potrebbero avere ampie implicazioni sul modo in cui adattiamo la moda, l’arredamento e altri ‘spazi’ cromatici per le persone anziane , e potenzialmente anche per la nostra comprensione di malattie del cervello che invecchia, come la demenza.
“Le persone affette da demenza possono mostrare cambiamenti nelle preferenze cromatiche e altri sintomi relativi al cervello visivo: per interpretarli correttamente, dobbiamo prima valutare gli effetti di un invecchiamento sano sulla percezione dei colori. Sono quindi necessarie ulteriori ricerche per delineare la neuroanatomia funzionale del nostro risultati, poiché potrebbero essere coinvolte anche aree corticali superiori.”
Rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola: i colori dell’arcobaleno sono ben noti a chiunque ricordi “Roy G. Biv”. Tuttavia, la ricerca scientifica ha da tempo dimostrato che tali colori non sono inerenti al mondo fisico, ma piuttosto il risultato di come il nostro cervello elabora la luce.
Un ulteriore studio, coautore di un neuroscienziato dell’Università di Chicago, identifica quelle reti neurali , in particolare le aree del cervello che codificano i colori che effettivamente vediamo.
“Siamo stati in grado di mostrare dove avviene nel percorso visivo , il che è relativamente precoce”, ha affermato il Prof. Steven Shevell, uno dei principali studiosi della percezione del colore e della luminosità. “È come una mappa stradale che mostra dove cercare i circuiti neurali che causano la transizione dalle prime rappresentazioni neurali del mondo fisico al nostro mondo mentale.”
Utilizzando scansioni cerebrali e una nuova tecnica di “rivalità di commutazione”, lui e i suoi coautori hanno scoperto che la corteccia visiva primaria , che è il primo stadio dell’elaborazione visiva corticale, non rappresenta accuratamente i colori che sperimentiamo. D’altra parte, le aree più alte del percorso visivo seguono le tonalità che effettivamente vediamo. L’articolo è stato pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences .
Basandosi sul lavoro precedente del laboratorio di Shevell, hanno condotto i loro esperimenti con una tecnica che passava rapidamente avanti e indietro tra due diverse lunghezze d’onda della luce. Sebbene il cambiamento avvenisse sei volte al secondo, gli spettatori vedevano un colore sostenuto (verde) per diversi secondi prima che il colore percepito passasse a un altro colore (magenta).
Dopo aver esaminato le scansioni fMRI, Shevell e i suoi colleghi hanno scoperto che l’attività nelle aree più alte della corteccia visiva era quella che corrispondeva ai colori visti dai soggetti dello studio. Questi risultati segnano un passo importante nello spiegare la transizione dalla codifica della luce fisica che entra nei nostri occhi all’esperienza percettiva di vedere il colore.
Lo studio è il risultato di una collaborazione internazionale con Insub Kim e Won Mok Shim della Sungkyunkwan University, nonché con Sang Wook Hong della Florida Atlantic University. Hong, Ph.D.’05, ha studiato con Shevell come studente laureato alla UChicago.
“È sempre soddisfacente realizzare un ottimo lavoro che nessuno dei collaboratori avrebbe potuto realizzare da solo”, ha affermato Shevell, Eliakim Hastings Moore Distinguished Service Professor di Psicologia, Oftalmologia e Scienze visive.
Shevell, che dirige l’Institute for Mind and Biology presso l’Università di Chicago, aveva precedentemente pubblicato sull’uso della rivalità per gli interruttori in un articolo del 2017, di cui è coautore insieme a Anthony D’Antona, Ph.D. Christiansen.
Quel lavoro ha rivelato un fenomeno simile di percezione del colore, ma non ha identificato quali aree del cervello fossero responsabili.
Ora, Shevell spera che queste nuove scoperte possano portare a una ricerca che chiarisca come le diverse regioni del percorso visivo realizzano la transizione verso la percezione umana del colore.
“Possiamo concentrarci e fare esperimenti in quelle aree per capire come ciò accade”, ha detto. “Non siamo stati in grado di mostrare come avvengono le transizioni. Abbiamo dimostrato che sono avvenute. Vogliamo capire come avviene.”
Esistono centinaia di migliaia di colori e forme distinti che una persona può distinguere visivamente, ma come fa il cervello a elaborare tutte queste informazioni? In precedenza gli scienziati credevano che il sistema visivo inizialmente codificasse forma e colore con diversi gruppi di neuroni e poi li combinasse molto più tardi. Ma uno studio dei ricercatori del Salk, mostra che esistono neuroni che rispondono selettivamente a particolari combinazioni di colore e forma.
“I nuovi sensori genetici e le tecnologie di imaging ci hanno permesso di testare in modo più approfondito il collegamento tra i circuiti visivi che elaborano il colore e la forma”, afferma Edward Callaway, autore senior e professore presso il Systems Neurobiology Laboratory di Salk. “Questi risultati forniscono preziose informazioni su come i circuiti visivi sono collegati e organizzati nel cervello.”
Similmente al sensore di una fotocamera digitale, le cellule sensibili alla luce nell’occhio (fotorecettori) rilevano le lunghezze d’onda della luce entro intervalli specifici e in posizioni particolari. Queste informazioni viaggiano poi attraverso il nervo ottico fino ai neuroni nella corteccia visiva che interpretano le informazioni e iniziano a decifrare il contenuto dell’immagine. Gli scienziati hanno a lungo pensato che colore e forma venissero estratti separatamente e poi combinati solo nei centri cerebrali più alti, ma la nuova ricerca di Salk mostra che vengono combinati molto prima.
“L’obiettivo del nostro studio era quello di comprendere meglio come il sistema visivo elabora i colori e le forme degli stimoli visivi”, afferma il co-primo autore Anupam Garg, MD/Ph.D dell’Università della California a San Diego. studente nel laboratorio Callaway. “Volevamo applicare nuove tecniche di imaging per rispondere a queste domande di vecchia data sull’elaborazione visiva “.
I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia di imaging combinata con sensori geneticamente espressi per studiare la funzione di migliaia di singoli neuroni coinvolti nell’elaborazione del colore e della forma nella corteccia visiva primaria . Durante lunghi periodi di registrazione, sono state testate circa 500 possibili combinazioni di colore e forma per trovare lo stimolo che meglio attivava ciascun neurone reattivo alla vista.
Il team ha scoperto che i neuroni visivi rispondevano selettivamente al colore e alla forma lungo un continuum: mentre alcuni neuroni venivano attivati solo da un colore o una forma specifici, molti altri neuroni rispondevano simultaneamente a un particolare colore e forma, contrariamente alle nozioni di lunga data su come funziona l’elaborazione visiva.
“Il nostro cervello codifica le informazioni visive in modo efficiente utilizzando circuiti progettati in modo intelligente. Contrariamente a quanto viene insegnato in classe – che colore e forma vengono elaborati separatamente nella corteccia visiva iniziale e poi integrati successivamente da meccanismi sconosciuti – il cervello codifica colore e forma insieme in modo sistematico,” dice Peichao Li, co-primo autore e ricercatore post-dottorato nel laboratorio Callaway.
“Negli ultimi 20 anni, ho desiderato sapere come il sistema visivo elabora il colore, quindi questa scoperta è davvero entusiasmante per me”, afferma Callaway, titolare della cattedra Vincent J. Coates in Neurobiologia molecolare. “Questa scoperta getta le basi per comprendere come i circuiti neurali effettuano i calcoli che portano alla visione dei colori. Non vediamo l’ora di basarci su questi risultati per determinare come i neuroni nella corteccia visiva lavorano insieme per estrarre colori e forme.”
