花花世界，萬千色彩，我們人類看到的世界充滿了無數種顏色，那么，我們為什么可以看到顏色呢？

　　早在17世紀，牛頓就通過著名的三棱鏡實驗，發現一束白光可以通過三棱鏡分解成不同顏色的光，而不同的顏色實際上對應著不同的波長。也就是說，光在本質上是沒有顏色的，是我們大腦將不同波長的光轉化成了我們所感知到的顏色。

　　在我們眼睛的視網膜上，存在著三種視錐細胞，分別對長波、中波、短波敏感，它們可以將光信號轉化為電信號。這些電信號從視網膜依次經過外側膝狀體LGN、初級視皮層V1、次級視皮層V2 、視皮層第四區V4和下顳葉皮層IT的加工處理，最終形成顏色感知。那么顏色信息在此加工過程中發生了怎樣的變化呢？

　　要研究顏色，首先就要對顏色進行量化，顏色的量化需要顏色空間。RGB顏色空間是我們最熟悉的顏色空間，我們日常生活中使用的電視和顯示器，就是通過RGB顏色空間來定義顏色的。我們視網膜上分別對長波、中波、短波敏感的視錐細胞就與RGB顏色空間類似，那么我們的大腦是否也是用RGB顏色空間來定義顏色的呢？答案是否定的。我們的大腦是通過認知顏色空間來定義顏色的，比如HSL、HSV顏色空間等。所以我們的大腦對顏色信息的處理過程，就是將類似RGB顏色空間向認知顏色空間進行轉化的過程。

　　在我們視覺皮層中，編碼顏色的細胞是聚集分布的，形成顏色功能區。顏色細胞在初級視皮層V1中分布在斑點區內，在次級視皮層V2中分布于較窄的條帶區內，在視皮層第四區V4中分布于團塊區中。在這些顏色功能區中，不同顏色的反應是怎樣的，不同腦區之間又有什么差別呢？

　　最近的一項科研成果利用內源信號光學成像技術，對和人類具有相同預色視覺的獼猴進行觀察發現：V1對于紅色和藍色的反應要遠強于其他顏色；在V2中，這種反應優勢有所減弱；在V4中，各種顏色的反應則更加均勻。也就是說隨著皮層等級的升高，皮層對各種顏色的反應強度變得更加均勻，這也是為什么所有的顏色我們都可以同樣感知到。

　　那么在顏色功能區中，顏色細胞的空間分布是怎樣的呢？早在2003年，科學家就發現隨著顏色的逐漸變化，顏色在皮層上的激活位置也在逐漸移動，將各種顏色的激活位置標記出來就如同“彩虹”散布在大腦表面，這種排布形式被稱作“色相圖”。

　　科研人員最近通過對記錄到的上百個來自V1、V2、V4三個腦區的色相圖進行量化比較發現，隨著皮層等級的升高，色相圖中各種顏色反應區域的位置變得更加均勻，與我們主觀顏色感知的認知顏色空間的位置匹配程度隨之增高。

　　利用更加精密的、具有單細胞分辨率的雙光子鈣成像技術，研究人員發現：V2中編碼不同顏色的細胞，相比于V1，排布更加規則、細胞數量也更加均勻。

　　總結來說，隨著皮層等級的升高，從V1到V4，皮層對各種顏色的反應起來越均勻，與認知顏色空間的匹配程度逐步升高。當然，即使在V4腦區，色相圖也井不能達到與認知顏色空間完美匹配的程度，相信在更高等級的后顳葉皮層IT，會對顏色信息進行進一步的加工處理，最終形成我們的顏色感知。

　　以上研究成果于2020年作為封面文章發表于權威學術期刊《神經元》雜志，并被評為2020年度中國神經科學重大進展。

　　作者：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 劉曄