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大脑处理着视觉信息的两种基础要素。首先是轮廓，其被知觉为亮度上的空间变化率并传达客体的形状。第二个要素是颜色，其传达关于客体表面的信息。
一个引人注目的事实是，大脑沿一条连续带知觉亮度上的变异，却将颜色划分为类别（图2.1）。进一步正确的是，所有文化都采用语言范畴来描述颜色。许多社会科学家（例如，Whorf,1956）曾相信，划分为红、绿，以此类推是武断的，但语言学以及跨文化的研究表明了它们事实上是与自然颜色知觉密切相关的（Berlin and Kay,1969;Rosch,1973;Ratliff,1976）。
图2.1 视觉方面的后成规则。A：亮度区别是一个连续区，随着亮度的增加而变异很小，并且总体上相当精确。B：在婴儿期，光波长被心理学地知觉为好像它被打断成四种主要类别——蓝、绿、黄与红。C：波长可区别度沿可见光谱在好与差之间突然变异，带有粗略地对应于四种主要色调类别之间边界的峰值。（修改自Bornstein,1979）
伯恩斯坦（Bornstein）及其合作者的研究（Bornstein et al. ,1976;Bornstein,1979）提供了关于颜色分类发育起源有价值的新洞见。四个月大的婴儿被发现对波长上的变异有反应，好像大脑在区别四种基本的色调类别，对应于成年人的蓝、绿、黄与红诸类别。这种离散化，通过测量婴儿对沿可见光谱分布的各种单色光的注意范围而被侦测到。一段短时间之后，婴儿们变得习惯于一种光的显现然后看向别处。当婴儿接下来面对的波长位于一个邻近习惯性光的色调类别，而非当它来自同样的类别时，甚至当两种测试的刺激与原初习惯性的波长等距（以纳米计）时，从习惯性中恢复过来的反应会更大。此种分类化草图被表示于图2.1B。
天生的人类颜色分类开始于视锥细胞分化为三种类型（Wald,1969），其各自的最大敏感性对应于蓝（440纳米）、绿（535纳米）与黄-绿（565纳米）（Mollon,1980）。重新组织这些敏感性为关于四种主要颜色的知觉的机制，仍然处于争论之中。
心理学家在绘制颜色知觉空间的图谱方面取得了一些进展。当人类受试根据相似度判断各种颜色对，然后数据通过多维尺度程序被转换到一个平面之上时，连续的波长类别并没有形成一条直线。反而，它们的路径弯回自身之上，一种以循形丛（circumplex）为人所知的形式（Guttman,1954;Shepard,1978）。结果，可见光谱的相对两端，红与紫，被判定为彼此相似，几乎像在波长尺度上邻近的原色一样接近（见图2.2）。循形丛在人类知觉的领域是一个广泛散布的现象。类似于颜色循形丛的图形，也在对于音素与音乐声的知觉中（Shepard,1978;Shepard and Arabie,1979），以及对于通过一系列增长着的分子链长度的酒精气味的侦测中（Davis,1979）被发现了。
颜色知觉中的后成约束，反映在迄今为止被研究过的所有文化的语言中所采用的口头颜色分类之中。在伯林（Berlin）与凯（Kay）的一项重要研究（1969）中，全世界20种语言（其包括阿拉伯语、保加利亚语、广东话、加泰罗尼亚语、希伯来语、伊比比奥语、日语、泰语、泽套语、乌尔都语等）的母语者被展示为按孟塞尔系统中的颜色与亮度分类的小块群。他们被要求放置其语言的每一种主要颜色用语于此二维阵列。结果于图2.3中给出，清楚地表明，语言以一种密切符合颜色辨别后成规则的方式进化了。这些用语大都落入到离散的群簇之中，至少以一种近似的方式，对应于似乎天生地为婴儿所区分的主要颜色。这一中心结果随后被许多研究者证实了，如同凯（1975）、博尔顿（Bolton）（1978），以及冯·瓦滕韦尔（von Wattenwyl）与佐林格（Zollinger）（1979）在评论中所指出的那样。罗施（Rosch）（1973）发现，新几内亚的达尼人，其颜色分类是粗浅的，学习一种基于伯林—凯数据群簇的“自然”分类，要比一种基于其他任选群簇的竞争性方案更快。如此，罗施能够展示出一种运作于成年人的学习规则。
图2.2 颜色知觉领域的循形丛形态。红与紫，位于可见光谱的相对两端，被判定为彼此相似，几乎像邻近的原色一样接近。邻近14个位置的每一个而给出的数字为以纳米计的波长。（修改自Shepard,1978；基于来自Ekman,1954的数据）
进一步正确的是，当颜色分类被跨文化地比较时，大多数文化都落入到如下被认为代表一种进化序列的类别之一或其他：黑、白；黑、白、红；黑、白、红、绿 或 黄；黑、白、红、绿 与 黄；先前诸色加上蓝（Berlin and Kay,1969;Bolton and Crisp,1979）。这一序列同孩子们掌握颜色用语的次序相一致（Harkness,1973;Johnson,1977）。
光谱蓝端的诸类别在一些语言中崩溃了，这样绿与蓝，或者蓝与黑，或者绿、蓝与黑就不以名称区分；这种合并的倾向随着接近赤道而增强（Bornstein,1973）。根据冯·瓦滕韦尔与佐林格的研究，这些以及其他累积的资料与现存的神经生理学信息是一致的。他们偏爱“竞争者模式”，其中颜色视觉是基于三对相反的过程的，用以知觉暗（无反射）与光、红与绿，以及蓝与黄。这初级的三刺激值光化学反应然后就为外侧膝状体核细胞以及可能是其他的中间神经元所编码。
图2.3 语言作为颜色分类的初级后成规则的一种反映。各个点标示在一门语言中一个颜色用语的一个孟塞尔阵列上的平均位置，如该语言的母语者所估量。虽然来自全世界的20种文化被作为代表，其多为独立于另一个地进化，他们采用的颜色用语还是被分组到最离散的群簇中，以一种近似的方式对应于天生地为婴儿们所区分的主要颜色。（修改自Berlin and Kay,1969，添加了虚线以及主要颜色的标签）
色调知觉的结构还能够影响视觉知觉的其他功能。例如，波拉克（Pollack）（1972）发现，米勒—利耶尔错觉（Müller-Lyer illusion）的程度是受颜色影响的。在此效应中，置于外指V形之间的线条（↔）似乎比置于内指V形之间等长的线条（
）要短。当线条为蓝色或红色时，错觉最大，对应于如图2.1C中所示的最小波长区别度区域，而当线条为绿色、黄色或黑色时，则减小30%之多。
最后，颜色视觉遗传进化的范例，为科瓦奇（Kovach）（1980）近来的鹌鹑（quail）日本鹌鹑（ Coturnix coturnixjaponica ）实验研究所提供。在一日龄时，自孵化以来一直留在黑暗中的个体雏鸟，第一次被允许在其穿过一系列隔间寻找它们的路径时以视觉定向。在这些条件下，在其自身之间，它们在其对红色的偏好方面略有不同，与对蓝色的刺激正相反。运用标准的双选择程序，科瓦奇能够分开两条雏鸟家系，分别拥有着更显著得多的对红色或蓝色的偏好。完全的歧化，于挑选得分上没有重叠，在5代之内获得。两条家系之间的不同据估计是基于4到8个分离的传承单位的。这一结果是重要的，因为它证实了两个为理论所预期的现象，就是后成规则的遗传基础可在10代或更少之内被一项充分严格的选择制度所改变，以及复杂的行为可为相对小的基因群所影响。在第6章中，我们将返回到这些原理更为完整的含义。