Funkció: Adja a vakok látását világít, az agy titkait
A legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy a tapasztalat nem kritikus bizonyos vizuális funkciók. Ehelyett úgy tűnik, hogy az agy elővezetett, hogy értelmezze a vizuális világ legalább néhány egyszerű aspektusát. A bizonyítékok a vizuális illúziók tesztjeiből származnak, amelyek szintén segítenek egy régóta fennálló vita rendezésében arról, hogy az agy miért félreértelmez bizonyos típusú képeket.,
amikor egy kép észlelése eltér a valóságtól, vizuális illúziót tapasztalunk. Egyes idegtudósok úgy gondolják, hogy agyunk veleszületett huzalozása felelős az illúziókért; mások úgy gondolják, hogy a tanulás terméke. A vita megoldása nehéznek bizonyult-mondja Susana Martinez-Conde, A New York-i Állami Egyetem Downstate Orvosi Központjának idegtudósa, aki illúziókat tanulmányoz. “A csecsemők nem tudnak beszámolni a vizuális élményről” – mondja. “És nem lenne etikus megfosztani egy csecsemőt a vizuális élménytől, hogy tesztelje ezt.,”A válasz az volt, hogy “valaki” – mondja—, amíg Projekt Prakash elkezdtem tanulni az újonnan észlelt a gyermekek, akiknek a látása, amikor először szerzett, közel egy újszülött.
2010, 2011, Sinha csapata választotta kilenc gyermek azoktól alá szürkehályog műtét. Az alanyok születése óta vakok voltak, a Shroff jótékonysági szemkórház szülei és sebészei szerint. Nem sokkal a kötések eltávolítása után a tudósok megmutatták nekik a Ponzo illúziót., Először több mint egy évszázaddal ezelőtt mutatták be, hogy ez az illúzió általában a horizonton konvergáló vonalakat (például a vasúti pályákat) és két rövid párhuzamos vonalat foglalja magában. Bár a vízszintes vonalak azonosak, a horizont közelében hosszabbnak tűnik.
a Ponzo illúzió domináns magyarázata az, hogy az agy tapasztalata a 2D képeket 3D jelenetekként értelmezi, a képek egyes elemeit különböző mélységekben és távolságokban érzékelik., “Ez a tanulás arra késztet bennünket, hogy ezt a két azonos vonalat összekapcsoljuk ebben az illúzióban, mintha két különböző távolságon lennénk tőlünk” – magyarázza Sinha. Az agy a látszólagos horizont közelében lévő vonalat messzebb értelmezi, ezért hosszabb, mint a másik azonos vonal.
funkcionális MRI egy újonnan látó Prakash beteg vizuális kéregében mutat aktivitást, aki elkezdi érzékelni az emberi arcokat., A Prakash gyerekek fokozatosan megtanulják használni a kéreg ugyanazon régióját, amely támogatja az arcérzékelést a normálisan látó emberekben.
Project Prakash
Ha a Ponzo illúzió a vizuális tanulás eredménye lenne, a Prakash gyerekek nem esnének bele. De a csapat meglepetésére a gyerekek ugyanolyan érzékenyek voltak a Ponzo illúzióra,mint a normál látású kontroll alanyok: következetesen hosszabb ideig találták meg a horizonthoz közelebb álló vonalat-jelentette a csapat a Current Biology májusban.,
a gyerekek a Müller-Lyer illúzióra is estek, két vonal nyílhegyekkel mindkét végén; az egyik nyílhegy kifelé mutat, a másik befelé a vonal felé. A belső nyílhegyekkel való vonal hosszabbnak tűnik. “Ezen eredmények alapján csak annyit mondhatunk, hogy ez nem tapasztalat” – mondja Sinha. “Ez valami más. Valószínűleg a kép nagyon egyszerű tényezői vezérlik, amelyekre az agy valószínűleg innately programozva van, hogy válaszoljon.”
Martinez-Conde hajlandó kitalálni, hogyan működik a Müller-Lyer illúzió., Korábbi kutatásai azt mutatták, hogy a szemünk inkább a sarkokat veszi észre, mint az egyenes vonalakat. Talán azt mondja, agyunk a külső nyílhegyek sarkaira összpontosít, így a köztük lévő vonal rövidebb, mint a befelé nyílhegyek. “De ezt nagy mennyiségű sóval kell venni, mert nincs adatom annak bizonyítására.”
bármi legyen is a mechanizmus, az új tanulmány növeli a növekvő bizonyítékokat “hogy nem vagyunk üres palák, amikor megszületünk” -mondja Martinez-Conde., Más bizonyítékok származnak Amir Amedi, a jeruzsálemi Héber Egyetem idegtudósának közelmúltbeli tanulmányából, valamint kollégáikból, amelyekben fMRI-t használtak a kongenitálisan vak egyének vizuális kéregének összehasonlítására a normálisan látókéval. Megállapították, hogy a kongenitálisan vak emberek látókéregének alapvető szervezete hasonló a normálisan látókéhoz, és mindkettőnek hasonló kapcsolata van a kéreg különböző részei között. Ez azt jelenti, hogy” ezzel a géppel születünk, hogy lássuk, hogy bizonyos módon nem igényel vizuális élményt ” – mondja Amedi., “A vizuális rendszer bizonyos kapcsolatokkal és számítási torzításokkal rendelkezik.”
az ilyen vezetékezés segíthet a Prakash gyermekeknek funkcionális látás megszerzésében a műtétet követő hónapokban-spekulálja Amedi. De úgy tűnik, hogy a tapasztalat és a tanulás nagyobb szerepet játszik a vizuális megszerzésben. “Egyre több bizonyíték van arra, hogy a felnőtt agy szerkezete és funkciója megváltozhat” – mondja Brigitte Roeder, a németországi Hamburgi Egyetem neuropszichológusa., Például a tanulmányok kimutatták, hogy azok a felnőttek, akik rendszeresen játszanak akció-videojátékokat, bizonyos vizuális feladatokban jobbak lesznek, mint például a vényköteles palack finom nyomtatása, vagy több barát követése a tömegen keresztül.
a Prakash gyermekek számára relevánsabb a 3D-s tér mentális képének létrehozása. “A térbeli képek nagyon fontosak az életünkben” – mondja Tapan Gandhi, a Prakash csapat tagja, az Újdelhi Indiai Technológiai Intézet idegtudósa. “Ha kérdezlek, gondolj a konyhádra, ahol megtartottad, Mit, el tudod képzelni., Ez nagyon fontos a mindennapi életünkben.”De a vak emberek nem képesek elképzelni a tereket. Ha ezt a képességet mátrix és mozgatható csapok segítségével tesztelik, a Prakash gyermekek a műtét előtt rosszul teljesítenek a normálisan látó emberekhez képest – mondja Gandhi. Nem sokkal a műtét után azonban a térbeli képalkotási feladatoknál kezdenek javulni. A látásnak kulcsfontosságúnak kell lennie ahhoz, hogy segítse az agyat a terek mentális térképeinek létrehozásában-mondja., Az agynak vagy nincs kritikus ablaka erre a képességre, vagy az ablak nyitva marad, amíg sokkal később az életben marad-jelentette Gandhi és kollégái a pszichológiai tudomány 2014.március 12-i számában.
a csapat hasonló alkalmazkodóképességet talált abban a képességben, hogy megkülönböztesse az emberi arcot az arcszerű képektől. Nem sokkal a műtét után a Prakash betegek nem tudják megmondani a különbséget. Ez is ellentmond dogma: Homing az arcok egy vizuális képesség, hogy a tudósok úgy vélik, veleszületett. De néhány hét múlva, az újonnan látó képes azonosítani egy emberi arc, és elkezd felismerni a különböző arcok., A csapat azt is megállapította, hogy betegeik gyorsan megtanulják összekapcsolni a kapcsolatot a látással. Más szavakkal, hamarosan képesek felismerni azokat a tárgyakat, amelyeket megérintettek, miközben bekötötték a szemüket, amikor távolról látják ezeket az objektumokat.
de a plaszticitásnak megvannak a korlátai. Collignon és kollégái egy felnőtt csoportot vizsgáltak Kanadában, akik szürkehályoggal születtek, de korrekciós műtéten estek át, mielőtt 1 évesek lettek. Annak ellenére, hogy legalább 2 évtizedes helyreállt a látás, minden egyénnek kissé csökkent a látása., 3D-s érzékelésük és mozgásérzékelési képességük is veszélybe került a nem publikált eredmények szerint. A kutatók azt találták, hogy ezeknek az egyéneknek az agya másképp van bekötve: a normálisan látó emberekkel ellentétben a vizuális cortexek is feldolgozzák a hangot, jelentették augusztusban a jelenlegi biológiában.
“ami igazán feltűnő, az az, hogy olyan emberekről beszélünk, akiket néhány héttől néhány hónapig megfosztanak, de az agy régóta átszervezéséhez vezet, hogy jobban reagáljanak a hangra” – mondja Collignon., A Prakash-betegek, akik évek óta vakok, valószínűleg átszervezik a vizuális kéregüket is, mondja, ami akadályozhatja a gyógyulást. “Van egy nyomuk a múltjuknak , és a múltjuk vakság” – mondja. “Ezek az emberek soha nem lesznek képesek visszanyerni a látást, mint valaki, aki korábban látott.”
Sinha megállapításai ezt megerősítik. A Prakash-betegek nem alakulnak ki olyan éles látással, mint a normálisan látó emberek. “annak ellenére, hogy ezeket a gyerekeket több éven át követtük, nem találjuk a látásélesség normális előrehaladását” – mondja Sinha., Ez azt sugallja, hogy kritikus ablak van az élességre, amely valamikor bezáródik, mielőtt megfordulnának 8-a legfiatalabb kor Prakash eddig kezelt.
Yadav tapasztalatai jellemzőek. “A szemüvegemmel újságcímeket tudok olvasni” – mondja. De 4 évvel a műtétje óta még mindig nehezen tudja elolvasni a finomabb nyomtatást újságokban és könyvekben.
úgy tűnik, hogy az ablak is Korán bezáródik a kontrasztérzékenység szempontjából: a kontrasztok, árnyalatok és minták felismerésének képessége, a látás egyik legalapvetőbb funkciója., Egy teszt során Sinha csapata négy mintát mutat be a Prakash gyerekeknek – egy házat—egy négyzetet, egy almát és egy kört—, és arra kéri őket, hogy azonosítsák a mintákat, ahogy a méret és a kontraszt változik. Általában a látó emberek észlelhetik ezeket a mintákat számos méretben, ha a kontraszt egy bizonyos küszöb felett van. A Prakash gyerekek kontrasztérzékenysége jelentősen javul a műtét után néhány hónappal, de soha nem éri el a normál szintet. Továbbra is megragadnak a korlátozott méretű tartomány észlelésében, csak akkor, ha a kontraszt meglehetősen magas.,
Manoj Yadav kerékpárokat dolgozni Gorakhpur, India. “Még egy zsúfolt piacon is tudok biciklizni” – mondja.
Graham Crouch
együttesen a megállapítások azt mutatják, hogy nincs egyetlen kritikus időszak a látásra, mondja Amy Kalia, a Sinha posztdoktori munkatársa. “A látás helyreállítható-e vagy sem-mondja -, összetettebb történet.,”
a képzés segíthet a Prakash gyermekek vizuális funkciójának helyreállításában, mondja Uri Polat, az izraeli Tel Aviv Egyetem idegtudósa. “Az ablak nem csukódik be” – mondja. “Kevésbé érzékeny lesz.”
2004-ben Polat volt az első, aki megmutatta, hogy a képzés helyreállíthatja a látást amblyopia vagy lusta szem felnőttekben. A lusta szem megakadályozza a vizuális kéreg normális fejlődését a korai gyermekkorban. A betegeknél csökkent a binokuláris látás, valamint a rossz látásélesség és a kontrasztérzékenység; a csökkent látás 10 éves kor után visszafordíthatatlannak bizonyult., Polat egy olyan számítógépes képernyőt nézett meg, amelyen egy Gábort ábrázoló kép variációi láthatók, amelynek homályos fekete-fehér mintái a méret és a kontraszt változását mutatják. Alig egy hónapos edzés után a pácienseinek jobb volt a látásélessége és a kontraszt érzékenysége.
Amedi egyetért azzal, hogy a képzés kulcsfontosságú, de úgy gondolja, hogy érintésre és hangra is szükség van-érzékek, amelyekre a vak emberek támaszkodnak a világ navigálására. Kutatásai kimutatták, hogy a hang vagy az érintés értelmezéséhez a vizuális kéreg azon részeire támaszkodnak, amelyeket általában a látásnak szentelnek., Például az agy ugyanazon részét braille-írásra használják, amelyet a látó olvasásra használ. A Prakash projekt azt tervezi, hogy jövőre lakossági iskolát nyit a gyermekek rehabilitációjára és oktatására a szürkehályog műtét után, fizikai gyakorlatokkal és multiszenzoros tapasztalatokkal.
végül a Prakash csapat azt akarja feltárni, hogy a látás helyreállítása hogyan változtatja meg a vizuális kéreget. Az fMRI-vel kezdik vizsgálni az agy változásait.
amikor egy beteg látókéregét a műtét előtt és után 2 nappal ábrázolják, úgy tűnik, hogy a kéreg különböző területei szinkronban működnek., “Tehát, ha nagy aktivitása van az agykéreg egyik részében, akkor hasonló aktivitása lesz a kéreg egy másik részében” – mondja Sinha. “Olyan, mintha a vizuális kéreg nagy része együtt pulzálna.”
azonban csak néhány hónappal a műtét után az fMRI kép megváltozik. A vizuális kéreg különböző régiói eltérő módon világítanak, ami a munkamegosztásra utal. A betegeknek bemutatott emberi arcok képei például aktiválják a kéreg egy olyan területét, amelyről ismert, hogy reagál a normálisan látó emberek arcaira.
“sok értelme van” – mondja Amedi., “Amikor elkezdik a vizuális információk feldolgozását, nem tudnak feladatokat végrehajtani. Nem tudnak azonosítani egy tárgyat, egy személyt. Ugyanaz a hülyeség számukra.”De ahogy telik az idő, és az agy megtanulja megkülönböztetni a tárgyakat, alakzatokat és arcokat, a látókéreg különböző területei elkezdenek szakosodni.
Sinha, az egyik, nem számított ezekre a változásokra az agyban. “Lenyűgözött, hogy mennyire, mennyire hatalmasak a változások, milyen gyorsan történik, és milyen későn történhet meg az élet” – mondja. Nem számított arra sem, hogy a projekt által generált eredmények elmosódnak., “Aggódtam, hogy meglehetősen idős gyermekekkel kell dolgoznunk,kudarcot vallottunk.”Ehelyett a projekt több száz olyan fiatalot hozott a fénybe, mint Yadav-miközben a vizuális idegtudomány területét új fényben is elhelyezte.
lásd diavetítésünket a Prakash projektről.
Hallgassa meg a podcast szerző Rhitu Chatterjee.