科学家发现人们在黑暗中处理声音信息时会动用大脑的视觉区域,对于先天失明的人也是如此。

在《当代生物学》上发表的一系列关于“先天失明人群早期视觉皮层对自然声音的解码”研究中,由伦敦大学皇家霍洛威学院领导的的国际研究团队解释了对那些被蒙住双眼后置身于鸟鸣声、谈话声和交通噪声的志愿者们的大脑活动扫描,是如何通过志愿者们的初级视觉皮层来辨识声音的。

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图源:www.economist.com

该过程在先天失明的志愿者们上重现,说明视觉图像和视觉经验对于初级视觉皮层解码声音都不是必要的。

伦敦大学皇家霍洛威学院心理学系的Petra Vetter博士说:“我们想了解更多关于人类视觉和听觉系统交互的本质。在这个研究中,我们发现尽管拥有视力的人调动了视觉想象力,那些失去视力的人仍然可以调动相同的脑区去翻译声音,说明人类拥有一个基本的大脑机制,该机制独立于视觉图像,更有趣的是也是独立于视觉经验的。因此该研究表明了即使是最初始的视觉皮层也可以感知到我们听到的信息,而不仅是我们看到的。”

来自格拉斯哥大学研究视觉处理多年的Lars Muckli教授补充道:“通常猜想视觉刺激抵达人的大脑后首先在初级视觉皮层——这个辨别明暗和线条方向的脑区——接受独立于其他感官的处理。或许这个脑区处理的是一种空间扩展的体验,而与该体验通过眼睛或耳朵交流无关。理论上来说,只有经过这样的第一阶段处理,视觉信息才在大脑的层级结构中获得进一步传递,与来自其他感官的信息结合起来。换句话说,主流观点认为,一个物象可以在较高的大脑层级上同一个声音关联;而在较低的层级上,一条线和一个声音是分开处理的。”

在该项目中负责数据分析的哈佛大学博士Lukasz Bola说:“引人注目的是,相较于不盲的参与者,我们对盲人参与者通过初级视觉皮层活动进行的声音识别获得了更高的精确度。对于盲和不盲的参与人员,通过大脑活动的声音识别在代表视野两侧的初级视觉皮层都有更好的表现,而不是视野中央。代表中央视野的区域在高分辨率水平处理如字母和脸部一类视觉刺激,而该区域似乎对声音信号的处理的参与度低于代表视野两侧的区域。”

瑞克曼大学赫兹里亚跨学科中心的Amir Amedi教授补充说:“该研究为一个新兴的理论提供了关键证据,此理论表明大脑特化的塑造是在大脑各部分分别形成的任务而不是依靠感觉的输入,这在我们的研究中体现在视觉或听觉对视觉系统的输入。

研究者们强调了这样视觉和听觉之间的早期皮层交互可能的适应性意义。声音信号可能在视觉系统为即将所见进行准备或将注意力导向视野里的特定部分(尤其是视野两侧,该区域视觉不如中央精细)的过程中起重要作用。

这些机制似乎是基本的,并且在进化上足够古老,以致未接收过视觉输入的人群也得以保留。因此,这些发现表明了基因蓝图在塑造视觉大脑组织中的重要性。

参考文献:

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

编译作者:xmx(brainnews创作团队)

校审:Simon(brainnews编辑部)