Ominaisuus: Antaa sokeille näön valaisee aivojen salaisuudet

Heidän viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että kokemus ei ole kriittinen tiettyjä visuaalisia toimintoja. Sen sijaan aivot näyttävät olevan prewired tulkita ainakin joitakin yksinkertaisia näkökohtia visuaalisen maailman. Todisteet ovat peräisin visuaalisten illuusioiden testeistä, jotka auttavat myös ratkaisemaan pitkäaikaisen keskustelun siitä, miksi aivot tulkitsevat tietynlaisia kuvia väärin.,

kun käsityksemme kuvasta poikkeaa todellisuudesta, koemme visuaalisen illuusion. Jotkut neurotieteilijät ajattelevat, että aivojemme luontainen johdotus on vastuussa illuusioista, toiset ajattelevat niiden olevan oppimisen tulosta. Tämän keskustelun ratkaiseminen on osoittautunut vaikeaksi, sanoo neurotieteilijä Susana Martinez-Conde New Yorkin osavaltionyliopistosta Downstate Medical Centeristä, joka tutkii illuusioita. ”Vauvat eivät voi raportoida visuaalisesta kokemuksesta”, hän sanoo. ”Eikä olisi eettistä riistää vauvalta visuaalista kokemusta tämän testaamiseksi.,”Vastaus oli, ”kukaan ei tiedä”, hän sanoo,—kunnes Projekti Prakash alkoi opiskella vasta heikkonäköiset lapset, joiden visio, kun ensin on hankittu, on lähellä vastasyntyneen.

Vuonna 2010 ja 2011, Sinha joukkue haki yhdeksän lasta niiltä, siitä tehdään kaihileikkaus. Koehenkilöt olivat olleet syntymästä asti sokeita, kertovat Shroff Charity Eye Hospitalin vanhemmat ja kirurgit. Pian siteiden poistamisen jälkeen tutkijat näyttivät heille Ponzo-illuusion., Ensimmäinen osoitettu yli sata vuotta sitten, tämä illuusio liittyy tyypillisesti linjojen lähentyminen horisontissa (kuten junaradat) ja kaksi lyhyttä rinnakkaista linjat poikki niitä. Vaikka vaakasuorat viivat ovat identtiset, horisonttia lähempänä oleva näyttää pidemmältä.

hallitseva selitys Ponzo illuusio on se, että se on seurausta aivojen kokemus tulkkaus-2D-kuvia 3D-kohtauksia, joissa yksittäisten elementtien kuvat koetaan olevan eri syvyyksiä ja etäisyyksiä., ”Että oppiminen johtaa meidät yhdistää nämä kaksi samanlaista riviä tämä illuusio on kaksi eri etäisyyksillä meistä,” Sinha kertoo. Aivot tulkitsevat näennäisen horisontin lähempänä olevan viivan kauemmaksi ja siten pidemmäksi kuin toinen identtinen viiva.

Jos Ponzo illuusio olivat seurausta visuaalinen oppiminen, Prakash lapset eivät uskoisi. Mutta joukkue on yllätys, lapset olivat aivan yhtä alttiita Ponzo illuusio, koska olivat verrokeilla, joilla on normaali näkö: Ne johdonmukaisesti löysi linja lähemmäs horisonttia enää, joukkue kertoi Current Biology Toukokuussa.,

lapset myös laski Müller-Lyer illuusio, pari nuolenpäitä sisältävät viivat molemmissa päissä; yhdet nuolet pistettä ulospäin, toinen sisäänpäin kohti line. Jono sisäänpäin kääntyneisiin nuolenkärkiin tuntuu pidemmältä. ”Näiden tulosten perusteella voimme vain sanoa, että se ei ole kokemusta”, Sinha sanoo. ”Se on jotain muuta. Sen taustalla ovat todennäköisesti hyvin yksinkertaiset tekijät kuvassa, joihin aivot luultavasti sisimmässään ohjelmoidaan reagoimaan.”

Martinez-Conde on valmis arvata, miten Müller-Lyer illuusio toimii., Hänen aiemmat tutkimuksensa ovat osoittaneet, että silmillämme on taipumus huomata mutkia enemmän kuin suoria viivoja. Ehkä, hän sanoo, meidän aivot keskittyy kulmat ulospäin nuolenkärkiä, jolloin linjan välillä näyttää lyhyempi kuin linja sisäänpäin nuolenkärkiä. ”Mutta tämä pitäisi ottaa Isolla suolajyvällä, koska minulla ei ole mitään tietoja sen todistamiseksi.”

riippumatta mekanismista, uusi tutkimus lisää kasvavaa todistusaineistoa” siitä, että emme ole syntyessämme tyhjiä rakoja”, Martinez-Conde sanoo., Muut todisteet tulee tuoreen tutkimuksen mukaan Amir Am, aivotutkija at the Hebrew University of Jerusalem, ja kollegat, joita he käyttivät fMRI verrata visuaalisen aivokuoren synnynnäisesti sokea yksilöiden että yleensä nähty niitä. He huomasivat, että perus organisaation visuaalisen aivokuoren synnynnäisesti sokeita ihmiset on samanlainen kuin yleensä nähty, ja molemmat ovat samanlaisia yhteyksiä eri osien aivokuori. Se tarkoittaa, että ”me synnymme tällä koneistolla, kun näemme, että tavallaan ei tarvitse visuaalista kokemusta syntyä”, Amedi sanoo., ”Visuaalisessa järjestelmässä on tiettyjä yhteyksiä ja laskennallisia biaaseja.”

tällainen PREWIRING saattaa auttaa Prakashin lapsia saamaan toiminnallisen näkökyvyn leikkauksen jälkeisinä kuukausina, Amedi arvelee. Kokemuksella ja oppimisella näyttää kuitenkin olevan suurempi rooli visuaalisessa hankinnassa. ”On kasvavaa näyttöä siitä, että aikuisten aivot voivat muuttua rakenteeltaan ja toiminnaltaan”, sanoo Brigitte Roeder, neuropsykologi Hampurin yliopistosta Saksasta., Esimerkiksi tutkimukset ovat osoittaneet, että aikuiset, jotka säännöllisesti pelata toiminta video pelit tulla paremmin tiettyjä visuaalisia tehtäviä, kuten lukeminen sakon tulostaa reseptiä pullo tai seuranta useita ystäviä liikkuvat läpi väkijoukon.

Prakashin lapsille merkityksellisempi on kyky luoda mielikuva 3D-avaruudesta. ”Spatiaalinen kuvasto on erittäin tärkeää elämässämme”, sanoo Prakash-tiimin jäsen Tapan Gandhi, joka on neurotieteilijä Intian teknologiainstituutissa Delhissä New Delhissä. ”Jos kysyn sinulta, ajattele keittiötäsi, missä olet säilyttänyt mitä, voit visualisoida sen., Tämä on erittäin tärkeää jokapäiväisessä elämässämme.”Mutta sokeat eivät osaa kuvitella tiloja. Kun testataan tätä kykyä käyttäen matriisi ja liikkuva tapit, Prakash lapset ennen leikkausta huonosti verrattuna normaalisti näkeviä ihmisiä, Gandhi sanoo. Pian leikkauksen jälkeen ne alkavat kuitenkin kohentua tilakuvatehtävissä. Näkökyvyn on oltava ratkaisevan tärkeää, jotta aivot voivat luoda mielikuvia tiloista, hän sanoo., Ja aivot joko ei ole kriittinen ikkuna tämä kyky, tai ikkuna pysyy auki, kunnes paljon myöhemmin elämässä, Gandhi ja työtovereiden ilmoitti 12 päivänä Maaliskuuta 2014, kysymys Psychological Science.

tiimi löysi samankaltaisen sopeutumiskyvyn kyvyssä erottaa ihmisen kasvot facelike-kuvista. Pian leikkauksen jälkeen Prakash-potilaat eivät osaa sanoa eroa. Sekin on ristiriidassa dogman kanssa:kasvoilla kohtaaminen on yksi visuaalinen ominaisuus, jonka tutkijat pitävät synnynnäisenä. Mutta muutaman viikon kuluttua vasta havaitut voivat tunnistaa ihmisen kasvot ja alkaa tunnistaa eri kasvoja., Tiimi on myös huomannut, että heidän potilaansa oppivat nopeasti yhdistämään kosketuksen näköön. Toisin sanoen he pystyvät pian tunnistamaan esineet, joita he koskivat silmät sidottuina nähdessään ne kaukaa.

mutta plastisuudella on rajansa. Collignon ja hänen kollegansa tutkittu joukko aikuisia Kanadassa, jotka olivat syntyneet kaihi, mutta oli korjausleikkauksia, ennen kuin he kääntyivät 1. Vaikka näkö palautui vähintään 2 vuosikymmentä, jokaisella yksilöllä oli lievästi heikentynyt näkö., Myös heidän 3D-havaintonsa ja kykynsä havaita liikettä vaarantuivat julkaisemattomien tulosten mukaan. Tutkijat havaitsivat, että aivot nämä yksilöt näyttävät olevan langallinen eri tavalla: toisin Kuin normaalisti näkeviä ihmisiä, heidän visuaalinen korteksit myös käsitellä ääntä, he kertoivat elokuussa Current Biology.

”Mikä on todella silmiinpistävää tässä on se, että me puhumme ihmisille, jotka ovat menettäneet muutaman viikon muutaman kuukauden, mutta se johtaa pitkään uudelleenjärjestely aivojen vastata enemmän ääntä,” Collignon sanoo., Hänen mukaansa myös vuosia sokeutuneet Prakash-potilaat saavat näköaivokuorensa todennäköisesti uudelleen järjesteltyä, mikä voi haitata toipumista. ”Heillä on jälkeäkään menneisyydestään, ja heidän menneisyytensä on sokeutta”, hän sanoo. ”Nämä ihmiset eivät koskaan voi palauttaa visio kuin joku, joka on nähnyt ennen.”

Sinhan havainnot vahvistavat tämän. Se Prakash potilaat eivät kehittää visio, joka on yhtä terävä kuin normaalisti näkevien ihmisten. ”Huolimatta näiden lapsia useita vuosia, emme löydä etenemistä näön normaaliin,” Sinha sanoo., Tämä viittaa kriittiseen ikkunaan, joka sulkeutuu joskus ennen kuin he täyttävät 8-nuorin Ikä Prakash on tähän mennessä käsitelty.

Yadavin kokemukset ovat tyypillisiä. ”Voin lukea lehtiotsikoita laseineni”, hän sanoo. Mutta 4 vuotta leikkauksesta hänellä on yhä vaikeuksia lukea hienompaa painosta sanomalehdistä ja kirjoista.

ikkuna näyttää myös lähellä varhain kontrasti herkkyys: kyky erottaa kontrasteja, sävyjä ja kuvioita, yksi perustoiminnot visio., Tässä yksi testi, Sinha tiimi osoittaa, Prakash lapset neljä kuvioita—talo, square, omena, ja ympyrä—ja pyytää heitä tunnistamaan kuvioita, koska ne muuttuvat koko ja kontrasti. Normaalisti havaitut ihmiset voivat havaita nämä kuviot eri kokoisina, jos kontrasti on tietyn kynnyksen yläpuolella. Prakash-lapsille niiden kontrastiherkkyys paranee merkittävästi jopa useita kuukausia leikkauksen jälkeen, mutta ei koskaan saavuta normaaleja tasoja. Ne pysyvät kiinni havaita rajallinen valikoima kokoja, ja vain silloin, kun kontrasti on melko korkea.,

yhdessä nämä tulokset osoittavat, että ei ole olemassa yhtä kriittinen ajanjakso ekp: n visio, sanoo Amy Kalia, post doc-tutkijana Sinha kanssa. ”Onko visio palautettavissa vai ei”, hän sanoo, ” on monimutkaisempi tarina.,”

Koulutus voisi auttaa Prakash lapset takaisin enemmän näkökyky, sanoo Uri Polat, aivotutkija at Tel Avivin Yliopistossa Israelissa. ”Ikkuna ei ole kiinni”, hän sanoo. ”Se muuttuu vähemmän herkäksi.”

vuonna 2004 Polat osoitti ensimmäisenä, että harjoittelu voi palauttaa näön amblyopiaa eli laiskaa silmää sairastavilla aikuisilla. Laiska silmä estää visuaalisen aivokuoren normaalin kehittymisen varhaislapsuudessa. Potilailla on heikentynyt kiikarinäkö sekä huono näöntarkkuus ja kontrastiherkkyys; heikentynyt näkö katsottiin peruuttamattomaksi 10 ikävuoden jälkeen., Polat oli potilaiden tarkastella tietokoneen näytöllä, jossa muunnelmia Gabor Patch kuva, joka on epäselvä musta-valkoinen kuvioita, jotka muuttuvat koko ja kontrasti. Vain kuukauden harjoittelun jälkeen hänen potilaillaan oli parempi terävyys ja kontrastiherkkyys.

Am samaa mieltä siitä, että koulutus on avain, mutta ajattelee, että se pitäisi ottaa yhteyttä ja ääntä, liian—aistit, että sokeat ihmiset luottavat navigoida maailmassa. Hänen tutkimuksensa ovat osoittaneet, että äänen tai kosketuksen tulkitsemiseksi ne tukeutuvat näköaivokuorensa osiin, jotka tavallisesti on omistettu visiolle., He käyttävät esimerkiksi pistekirjoitukseen samaa aivojen osaa, jota näkevä käyttää lukemiseen. Hankkeen Prakash aikoo avata asuin koulun ensi vuonna kuntouttaa ja kouluttaa lapsia kaihileikkauksen jälkeen käyttämällä fyysisiä harjoituksia ja moniaistinen kokemuksia.

lopulta Prakash-tiimi haluaa paljastaa, miten näön palauttaminen muuttaa näköaivokuorta. He alkavat tutkia muutoksia aivoissa fMRI: llä.

Kun he kuvan visuaalinen aivokuori potilaan ennen ja 2 päivää leikkauksen jälkeen, eri alueilla aivokuori näyttää toimivan synkronoinnin., ”Jos siis on korkea aktiivisuus yhdessä osassa aivokuorta, on samanlaista toimintaa toisessa osassa aivokuorta”, Sinha sanoo. ”Tuntuu kuin suuri osa näköaivokuoresta sykkisi yhdessä.”

Kuitenkin, vain pari kuukautta leikkauksen jälkeen, fMRI kuva alkaa muuttua. Näköaivokuoren eri alueet syttyvät eri tavoin, mikä viittaa työnjakoon. Esimerkiksi potilaille näytetyt kuvat ihmisen kasvoista aktivoivat aivokuoren alueen, jonka tiedetään reagoivan normaalisti näkevien ihmisten kasvoihin.

”siinä on paljon järkeä”, Amedi sanoo., ”Kun he alkavat käsitellä visuaalista tietoa, he eivät voi suorittaa tehtäviä. He eivät voi tunnistaa esinettä, ihmistä. Se on heille kaikki samaa hölynpölyä.”Mutta ajan kuluessa ja aivot oppivat erottamaan esineet, muodot ja kasvot, visuaalisen aivokuoren eri alueet alkavat erikoistua.

Sinha puolestaan ei osannut odottaa näitä muutoksia aivoissa. ”Olin ihmeissäni siitä, kuinka paljon, kuinka massiivisia muutokset ovat ja kuinka nopeasti ne tapahtuvat ja kuinka myöhään elämässä voi tapahtua”, hän sanoo. Hän ei myöskään osannut odottaa hankkeen tuottamia tuloksia., ”Olin huolissani siitä, että kun jouduimme työskentelemään melko vanhojen lasten kanssa, asetuimme epäonnistumaan.”Sen sijaan, että hanke on tuonut satoja nuoria kuten Yadav valoon—vaikka laittoi alalla visuaalisen neurotieteen uudessa valossa sekä.

Katso diaesityksemme Project Prakashista.

Kuuntele podcast kirjailija Rhitu Chatterjeen kanssa.

---