Nature:你能听到我眼中的世界吗?
作者: 筱玥 / 4912次阅读 时间: 2015年6月24日
来源: lifeomics 标签: 可塑性交替 神经科学 视觉
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有科学证据显示,听觉和触觉信息在盲人大脑中的表现,与视觉信息在我们正常人大脑中的表现是非常相似的。心理学空间3pyN}1TRIRy

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在我们人类的大脑中,大约有1/4的区域通常都是用来处理视觉信息的,比如我们看到的文字,熟悉的脸庞以及周日的赛事等。在我们大脑的视觉中枢(visual cortex)里含有很多特化的结构,可以专门处理运动、文字、脸孔、场景以及各种物体,甚至包括我们身体的姿势和动作等信息。可是对于先天失明的盲人朋友们而言,这些“视觉中枢”却转而担负起了另外的职责,比如听觉和触觉信息,而不再是视觉信息,我们把这种现象称作“模块功能可塑性交替(cross-modal plasticity)”现象。Striem-Amit和Amedi等人在《当代生物学》(Current Biology)里向我们介绍了这种现象的组织原则。

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科学家们用vOICe这种技术对先天失明的盲人进行了大约70个小时的训练,vOICe技术可以将视觉信息(visual information)转换成声场(soundscapes)这种听觉信息。按一下按键,图像就会从左至右过一遍,然后出现一段音响旋律。音响的声音越大则说明图像的亮度越高,图像的高度则以音调(pitch)表示,水平位置则用音响离最开始按键声的时间长短来代替。比如,一条自左下斜向右上的对角线图形用声音来表示就变成了一段上升的旋律。

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I#T6Ax%Lsv7r0科研人员们在这些盲人朋友听到代表身体轮廓、物体、脸孔,和抽象图案的声音时用功能磁共振成像仪(functional magnetic resonance imaging)对他们的大脑活动进行了观察。然后将这些扫描图像与正常人看到同样图像时的大脑扫描图像进行比对。在我们人体的大脑中有一个叫做身体纹状皮层(extrastriate body area, EBA)的区域,这个区域主要负责我们正常人感知人体的形状,不论是正常人还是盲人,这个区域在他们看到或者听到身体轮廓图像(声音)时的活动都要远远强于其它图像或声音引发的大脑活动。心理学空间_ p#C:n%N`

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Striem-Amit和Amedi等人开展的研究工作得到了很多重要的结论,其中最有意思的一条结论就是他们认为EBA区域的特化功能是天生的,不需要后天经验的帮助,因为在这些接受脑扫描的先天失明盲人的EBA区域里也同样选择性的对身体的形状表现出更大的反应。所以Amedi等人认为,视觉中枢里特化的EBA区域是不需要后天经验的刺激就先天存在的。心理学空间D+SK {q+Q/`.[;w

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图1 用声音代替图像。在盲人门球(goalball)这项专门为盲人设计的运动里,运动员们会通过声音来判断球和其他队员的位置。Striem-Amit和Amedi也发现,在盲人的大脑中用来处理声音的中枢的区域恰好也是我们正常人用来处理视觉图像的区域。

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这一论断的主要依据就是假设先天失明的盲人对其他人的身体形状没有丝毫的认识。实际上,Striem-Amit和Amedi等人也表示,盲人们可以通过触摸的方式来获取这方面的信息,不过他们在接受vOICe训练之前可从来没有接触过表示身体形状的声音信息。可是在整个研究过程中,他们的实验室也注意到,有很多视力受损的人都可以借助声音对身体的位置、动作,以及意图做出很强的判断。比如视力受损的Mike May就介绍道:“我能够感觉到别人对我的不耐烦,我能够听到他们因为坐不住而在椅子上挪来挪去所发出的声音。”另一位完全失明的盲人Nick Giuduce也附和道:“如果我对某位女士有兴趣,我就能够告诉你她是否很苗条,我可以通过她在地板上走路时发出的声音判断这一点。” Amy Burk是加拿大的盲人门球运动员,在图1中打比赛的就是她,她也表示:“凡是带球从我身边经过的人,我都能‘看见’她们,不论她们在我身体的哪一边。”所以我们完全有理由相信,盲人大脑里的EBA区域也参与了对这些声音信息的处理工作。

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%`6G@Jr^5? |0不论盲人们的大脑EBA区域在接受vOICe训练之前是否参与了对声音信息的处理工作,Striem-Amit和Amedi他们的这项研究工作都表明,保证功能的一贯性(functional constancy)是盲人们表现出的模块功能可塑性交替现象背后一条非常重要的组织原则。按照这条原则,特化的大脑功能区域会持续执行一种功能,不论这个人是否是盲人,但是该区域的输入信号会从图像信号转变成声音信号或者触觉信号。其他的多项研究也都发现盲人们的大脑具有这种功能上的一贯性。这表明,我们大脑中与物体视觉识别功能相关的视觉动作中枢(visual-motion area)同样能够处理代表识别物体的声音和触觉信息。同样,阅读盲文时也会让大脑里处理视觉文字信息的区域活动、兴奋起来。

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]YA/LZUie0有一种非常有意思的观点就认为,盲人视觉中枢里的听觉和触觉信号就和我们正常人看到的图像信息是一样的。不过这在很大程度上也是因为有了这种图像试验的研究结果。到目前为止发表的研究结果全都是检测声觉信号对大脑相关区域的刺激作用,可这些声觉信号都是之前已经被视觉科学家们研究过的,有视觉意义的声觉信号。所以这无形之中就会夸大“视觉”的意义。心理学空间TM O7|sh1u8P\&}b K

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如果我们用其它刺激信号对这些大脑区域进行更细致的试验,也许就会发现盲人和我们正常人有所不同了,可能是在信号的呈现方式上有所不同,也可能是在这些区域的功能上有所不同。实际上在Striem-Amit和Amedi的讨论中也提到了,盲人和正常人代表身体形状的信号并不是一样的。在大脑中还有一个与身体形状识别功能相关的区域,那就是身体纺锤体皮层(fusiform body area)区域,该区域对整个身体的整体姿势更敏感,研究发现,盲人大脑里的这个区域对身体形状信息的选择性就不高。另外还有一种非常有意思的观点认为,在盲人的大脑里还有一个专门的特化区域,能够处理代表外周世界的信息,可是我们正常人的大脑里就没有这样一个相应的区域,不过这一观点还值得进一步探讨。

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-X X.]iX0原文检索:

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