耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的科學(xué)家已通過使用感官替代裝置(SSDs)挖掘到先天性失明的視覺皮層,,使盲人能完成"看見",,甚至描述物體,。
SSDs是非侵入性感官輔助器,,它經(jīng)他們現(xiàn)有的感官給盲人提供視覺信息。例如,在臨床或每天裝置上使用一種視覺-聽覺SSD,,使用者佩戴一個(gè)連接到一個(gè)小型計(jì)算機(jī)(或智能耳機(jī))和立體聲耳機(jī)的微型攝像機(jī)。
圖像可用一個(gè)預(yù)測(cè)運(yùn)算法則轉(zhuǎn)換成"聲音",,使使用者能夠聽到,,然后解釋來(lái)自相機(jī)的視覺信息。
值得注意的是,,熟練使用者能用SSDs來(lái)鑒定每天的復(fù)雜事物,,定位人們和他們的姿勢(shì),還有讀字母和單詞,,這些熟練使用者經(jīng)過專門(但相對(duì)簡(jiǎn)要)訓(xùn)練,此訓(xùn)練是希伯來(lái)大學(xué)以色列-加拿大醫(yī)學(xué)研究所和愛德蒙和莉莉沙弗拉腦科學(xué)中心Amir Amedi博士實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究操作程序的一部分,。
除了SSD的臨床機(jī)會(huì)外,,磁共振機(jī)能成像的使用通過研究先天性失明患者的大腦打開了研究無(wú)視覺經(jīng)歷視覺皮質(zhì)的組織的一扇窗口。
最近發(fā)表在期刊Cerebral Cortex上的Amedi實(shí)驗(yàn)室的此研究結(jié)果很令人驚訝,。描繪視覺的聲音不僅能激活那些以前從來(lái)沒有看見過的病人的視覺皮質(zhì),,而且他們根據(jù)大型組織構(gòu)成和兩個(gè)視覺處理流的分離以被識(shí)別的方式這樣做。
在過去的三十年里,,一直知道視覺處理以兩個(gè)平行通路來(lái)實(shí)施。腹側(cè)枕顳葉的"什么" 通路,,或"腹側(cè)流",,已與形狀、物體身份和著色的視覺處理相聯(lián)系,。它的副本被認(rèn)為是背側(cè)枕顳葉"哪兒/如何"通路,,或"背側(cè)流",它們分析關(guān)于物體位置的視覺-空間信息,,并參與視覺-運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,。
雖然兩種流處理間的這種雙重分離已被徹底驗(yàn)證,仍不清楚的是視覺經(jīng)歷在形成大腦功能結(jié)構(gòu)中的作用,。這個(gè)基本的大型組織原則依賴于視覺經(jīng)歷嗎,?
由博士研究生Ella Striem-Amit 和 Amedi博士帶領(lǐng)的希伯來(lái)大學(xué)科學(xué)家,使用感官替代物發(fā)現(xiàn),,盲人的視覺皮層呈現(xiàn)一種傳輸相關(guān)視覺信息的類似背/腹側(cè)視覺通路分工什么時(shí)候感知聲音,,例如,當(dāng)盲人被要求辨別SSD"圖像"的位置或形狀,,它們激活背或腹側(cè)流相應(yīng)的區(qū)域,。
這表明兩種流能發(fā)展的最重要的視覺系統(tǒng)大型組織至少在某種程度上甚至沒有任何視覺經(jīng)歷,反而表明這種分工不是所有視覺的性質(zhì)。
Amedi實(shí)驗(yàn)室和其他研究團(tuán)體的最近研究已表明,,多個(gè)大腦區(qū)域?qū)斎氲母泄伲ㄒ曈X,、聽覺或觸覺)沒有特異性,而是對(duì)他們發(fā)揮的任務(wù)或運(yùn)算有特異性,,這些可通過多種形式計(jì)算,。
這些發(fā)現(xiàn)延伸至視覺系統(tǒng)的大規(guī)模分工進(jìn)一步有助于推理重要信息,即整個(gè)大腦可能是任務(wù)特異性的,,而不是依賴于輸入特異感官,。"大腦不是感官機(jī)器,盡管它通??雌饋?lái)象感官機(jī)器,,它是任務(wù)機(jī)器",Amedi總結(jié)到,。
研究人員說(shuō),,這些發(fā)現(xiàn)表明,使用象視網(wǎng)膜修復(fù)樣的將來(lái)醫(yī)學(xué)裝置,,盲人大腦在視覺康復(fù)的幫助下能潛在地被喚醒處理視覺特性與任務(wù),,甚至是終生失明。這些觀點(diǎn)的摘要被發(fā)表在期刊 Current Opinion in Neurology上由Amedi 實(shí)驗(yàn)室的Lior Reich 和 Shachar Maidenbaum寫的綜述里,。(生物谷bioon.com)
doi:10.1093/cercor/bhr253
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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.