耶路撒冷希伯来大学的科学家已通过使用感官替代装置(SSDs)挖掘到先天性失明的视觉皮层,使盲人能完成"看见",甚至描述物体。
SSDs是非侵入性感官辅助器,它经他们现有的感官给盲人提供视觉信息。例如,在临床或每天装置上使用一种视觉-听觉SSD,使用者佩戴一个连接到一个小型计算机(或智能耳机)和立体声耳机的微型摄像机。
图像可用一个预测运算法则转换成"声音",使使用者能够听到,然后解释来自相机的视觉信息。
值得注意的是,熟练使用者能用SSDs来鉴定每天的复杂事物,定位人们和他们的姿势,还有读字母和单词,这些熟练使用者经过专门(但相对简要)训练,此训练是希伯来大学以色列-加拿大医学研究所和爱德蒙和莉莉沙弗拉脑科学中心Amir Amedi博士实验室的一项研究操作程序的一部分。
除了SSD的临床机会外,磁共振机能成像的使用通过研究先天性失明患者的大脑打开了研究无视觉经历视觉皮质的组织的一扇窗口。
最近发表在期刊Cerebral Cortex上的Amedi实验室的此研究结果很令人惊讶。描绘视觉的声音不仅能激活那些以前从来没有看见过的病人的视觉皮质,而且他们根据大型组织构成和两个视觉处理流的分离以被识别的方式这样做。
在过去的三十年里,一直知道视觉处理以两个平行通路来实施。腹侧枕颞叶的"什么" 通路,或"腹侧流",已与形状、物体身份和着色的视觉处理相联系。它的副本被认为是背侧枕颞叶"哪儿/如何"通路,或"背侧流",它们分析关于物体位置的视觉-空间信息,并参与视觉-运动规划。
虽然两种流处理间的这种双重分离已被彻底验证,仍不清楚的是视觉经历在形成大脑功能结构中的作用。这个基本的大型组织原则依赖于视觉经历吗?
由博士研究生Ella Striem-Amit 和 Amedi博士带领的希伯来大学科学家,使用感官替代物发现,盲人的视觉皮层呈现一种传输相关视觉信息的类似背/腹侧视觉通路分工什么时候感知声音,例如,当盲人被要求辨别SSD"图像"的位置或形状,它们激活背或腹侧流相应的区域。
这表明两种流能发展的最重要的视觉系统大型组织至少在某种程度上甚至没有任何视觉经历,反而表明这种分工不是所有视觉的性质。
Amedi实验室和其他研究团体的最近研究已表明,多个大脑区域对输入的感官(视觉、听觉或触觉)没有特异性,而是对他们发挥的任务或运算有特异性,这些可通过多种形式计算。
这些发现延伸至视觉系统的大规模分工进一步有助于推理重要信息,即整个大脑可能是任务特异性的,而不是依赖于输入特异感官。"大脑不是感官机器,尽管它通常看起来象感官机器,它是任务机器",Amedi总结到。
研究人员说,这些发现表明,使用象视网膜修复样的将来医学装置,盲人大脑在视觉康复的帮助下能潜在地被唤醒处理视觉特性与任务,甚至是终生失明。这些观点的摘要被发表在期刊 Current Opinion in Neurology上由Amedi 实验室的Lior Reich 和 Shachar Maidenbaum写的综述里。(生物谷bioon.com)
doi:10.1093/cercor/bhr253
PMC:
PMID:
The large-Scale Organization of 'Visual' Streams Emerges Without Visual Experience
E. Striem-Amit, O. Dakwar, L. Reich, A. Amedi
Abstract A key question in sensory perception is the role of experience in shaping the functional architecture of the sensory neural systems. Here we studied dependence on visual experience in shaping the most fundamental division of labor in vision, namely between the ventral "what" and the dorsal "where and how" processing streams. We scanned 11 fully congenitally blind (CB) and 9 sighted individuals performing location versus form identification tasks following brief training on a sensory substitution device used for artificial vision. We show that the dorsal/ventral visual pathway division of labor can be revealed in the adult CB when perceiving sounds that convey the relevant visual information. This suggests that the most important large-scale organization of the visual system into the 2 streams can develop even without any visual experience and can be attributed at least partially to innately determined constraints and later to cross-modal plasticity. These results support the view that the brain is organized into task-specific but sensory modality-independent operators.