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【前沿進(jìn)展】挑戰(zhàn)常規(guī)理論：最初始的視覺皮層也可感知聲音信息！

2020.10.24

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人們?cè)诤诎抵刑幚砺曇粜畔r(shí)會(huì)動(dòng)用大腦的視覺區(qū)域，對(duì)于先天失明的人也是如此。

在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表的一系列關(guān)于“先天失明人群早期視覺皮層對(duì)自然聲音的解碼”研究中，由倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)解釋了對(duì)那些被蒙住雙眼后置身于鳥鳴聲、談話聲和交通噪聲的志愿者們的大腦活動(dòng)掃描，是如何通過志愿者們的初級(jí)視覺皮層來辨識(shí)聲音的。

圖源：www.economist.com

該過程在先天失明的志愿者們上重現(xiàn)，說明視覺圖像和視覺經(jīng)驗(yàn)對(duì)于初級(jí)視覺皮層解碼聲音都不是必要的。

倫敦大學(xué)皇家霍洛威學(xué)院心理學(xué)系的Petra Vetter博士說：“我們想了解更多關(guān)于人類視覺和聽覺系統(tǒng)交互的本質(zhì)。在這個(gè)研究中，我們發(fā)現(xiàn)盡管擁有視力的人調(diào)動(dòng)了視覺想象力，那些失去視力的人仍然可以調(diào)動(dòng)相同的腦區(qū)去翻譯聲音，說明人類擁有一個(gè)基本的大腦機(jī)制，該機(jī)制獨(dú)立于視覺圖像，更有趣的是也是獨(dú)立于視覺經(jīng)驗(yàn)的。因此該研究表明了即使是最初始的視覺皮層也可以感知到我們聽到的信息，而不僅是我們看到的?！?/span>

來自格拉斯哥大學(xué)研究視覺處理多年的Lars Muckli教授補(bǔ)充道：“通常猜想視覺刺激抵達(dá)人的大腦后首先在初級(jí)視覺皮層——這個(gè)辨別明暗和線條方向的腦區(qū)——接受獨(dú)立于其他感官的處理?；蛟S這個(gè)腦區(qū)處理的是一種空間擴(kuò)展的體驗(yàn)，而與該體驗(yàn)通過眼睛或耳朵交流無關(guān)。理論上來說，只有經(jīng)過這樣的第一階段處理，視覺信息才在大腦的層級(jí)結(jié)構(gòu)中獲得進(jìn)一步傳遞，與來自其他感官的信息結(jié)合起來。換句話說，主流觀點(diǎn)認(rèn)為，一個(gè)物象可以在較高的大腦層級(jí)上同一個(gè)聲音關(guān)聯(lián)；而在較低的層級(jí)上，一條線和一個(gè)聲音是分開處理的?！?/span>

在該項(xiàng)目中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析的哈佛大學(xué)博士Lukasz Bola說：“引人注目的是，相較于不盲的參與者，我們對(duì)盲人參與者通過初級(jí)視覺皮層活動(dòng)進(jìn)行的聲音識(shí)別獲得了更高的精確度。對(duì)于盲和不盲的參與人員，通過大腦活動(dòng)的聲音識(shí)別在代表視野兩側(cè)的初級(jí)視覺皮層都有更好的表現(xiàn)，而不是視野中央。代表中央視野的區(qū)域在高分辨率水平處理如字母和臉部一類視覺刺激，而該區(qū)域似乎對(duì)聲音信號(hào)的處理的參與度低于代表視野兩側(cè)的區(qū)域?！?/span>

瑞克曼大學(xué)赫茲里亞跨學(xué)科中心的Amir Amedi教授補(bǔ)充說：“該研究為一個(gè)新興的理論提供了關(guān)鍵證據(jù)，此理論表明大腦特化的塑造是在大腦各部分分別形成的任務(wù)而不是依靠感覺的輸入，這在我們的研究中體現(xiàn)在視覺或聽覺對(duì)視覺系統(tǒng)的輸入。”

研究者們強(qiáng)調(diào)了這樣視覺和聽覺之間的早期皮層交互可能的適應(yīng)性意義。聲音信號(hào)可能在視覺系統(tǒng)為即將所見進(jìn)行準(zhǔn)備或?qū)⒆⒁饬?dǎo)向視野里的特定部分（尤其是視野兩側(cè)，該區(qū)域視覺不如中央精細(xì)）的過程中起重要作用。

這些機(jī)制似乎是基本的，并且在進(jìn)化上足夠古老，以致未接收過視覺輸入的人群也得以保留。因此，這些發(fā)現(xiàn)表明了基因藍(lán)圖在塑造視覺大腦組織中的重要性。

參考文獻(xiàn)：

1.Decoding Natural Sounds in Early “Visual” Cortex of Congenitally Blind Individuals. Vetter, Petra et al. Current Biology, Volume 30, Issue 15, 3039 - 3044.e2

作者信息

編譯作者：xmx（brainnews創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)）

校審：Simon（brainnews編輯部）

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