特徴：盲目の人々の視力を与えることは、脳の秘密を照らします

彼らの最近の研究は、経験が特定の視覚機能にとって重要ではないことを示しています。 代わりに、脳は視覚世界の少なくともいくつかの単純な側面を解釈するために事前に配線されているように見えます。 証拠はまた、脳が画像の特定の種類を誤解する理由についての長年の議論を解決するのに役立っている視覚錯覚のテストから来ています。,

イメージの認識が現実と異なるとき、私たちは視覚錯覚を経験します。 いくつかの神経科学者は、私たちの脳の生得的な配線が幻想の原因であると考えています。 この議論を解決することは困難であることが判明した、とSusana Martinez-Conde、幻想を研究するニューヨーク州立大学ダウンステート医療センターの神経科学者は述べて “赤ちゃんは視覚体験を報告することはできません”と彼女は言います。 “そして、これをテストするために赤ちゃんに視覚経験を奪うことは倫理的ではありません。, プロジェクトPrakashが初めて視力を取得したときに新生児の視力に近い新しく目撃された子供たちの研究を開始するまで、Sinhaのチームは2010年と2011年に白内障手術を受けようとしている子供たちの中から九人の子供を選んだ。 Shroff Charity Eye Hospitalの両親と外科医によると、被験者は誕生以来盲目であった。 彼らの包帯が取り除かれたすぐ後、科学者たちは彼らにPonzo錯覚を示しました。, 最初に一世紀以上前に実証された、この錯覚は、通常、（列車のトラックのような）地平線上に収束する線とそれらを横切って切断二つの短い平行線を含 水平線は同じですが、地平線に近いものは長く見えます。

Ponzo錯視の支配的な説明は、2D画像を3Dシーンとして解釈し、画像の個々の要素がさまざまな深さと距離にあると認識される脳の経験の結果であるということです。, “この学習にあることを明らかにこの二つの同一のラインはこの錯覚していることが問題となっている距離から、”Sinha説明します。 脳は、見かけの地平線に近い線を、他の同一の線よりも遠く、したがって長く解釈します。

Ponzo錯覚が視覚学習の結果であれば、Prakashの子供たちはそれに落ちないでしょう。 しかし、チームの驚きに、子供たちは正常な視力を持つコントロール被験者と同じようにPonzo錯覚の影響を受けやすかった：彼らは一貫して地平線に近い,

子供たちはまた、müller-Lyer錯視のために落ちた、両端に矢じりを持つ線のペア。 内側の矢印の付いた線は長く見えます。 “これらの結果に基づいて言えるのは、それが経験ではないということだけです”とSinha氏は言います。 “それは何か他のものです。 それはおそらく脳がおそらく本質的に応答するようにプログラムされている画像の非常に単純な要因によって駆動されています。”

Martinez-Condeは、Müller-Lyer錯覚がどのように機能するかを推測することを喜んで危険にさらしています。, 彼女の過去の研究は、私たちの目が直線よりも角に気づく傾向があることを示しています。 おそらく、彼女は言う、私たちの脳は外側の矢じりの角に焦点を当て、それらの間の線は内側の矢じりの線よりも短く見えるようにします。 “しかし、私はそれを証明するためのデータを持っていないので、これは塩の大きな粒で取られるべきです。”

メカニズムが何であれ、新しい研究は、”私たちが生まれたときに私たちは空白のスレートではない”という証拠を増やしています”とMartinez-Conde氏は言います。, その他の証拠は、エルサレムのヘブライ大学の神経科学者であるAmir Amediらによる最近の研究から来ており、fMRIを使用して先天的に盲目の個人の視覚野と通常目のある人の視覚野を比較しています。 彼らは、先天的に盲目の人々の視覚野の基本的な組織は、通常の晴眼者のそれに似ており、両方とも皮質の異なる部分間に同様の接続を持っていること つまり、”視覚的な経験を必要としないことを見るために、私たちはこの機械を持って生まれました”とAmedi氏は言います。, “視覚システムには、特定の接続と計算バイアスが付属しています。”

このような予備配線は、手術後数ヶ月でプラカシュの子供たちが機能的視力を得るのを助けるかもしれない、とAmediは推測している。 しかし、経験と学習は視覚的獲得においてより大きな役割を果たすようです。 ドイツのハンブルク大学の神経心理学者であるBrigitte Roeder氏は、”成人の脳が構造と機能を変化させる可能性があるという証拠が増えています”と述べていま, 例えば、研究では、定期的にアクションビデオゲームをプレイする大人は、処方ボトルの細かい活字を読んだり、群衆の中を移動するいくつかの友人を追

Prakashの子供たちにとってより関連性が高いのは、3D空間の精神的なイメージを作成する能力です。 “空間イメージは私たちの生活の中で非常に重要です”と、ニューデリーのインド工科大学の神経科学者であるPrakashチームメンバーのTapan Gandhiは言います。 “私が尋ねれば、あなたの台所について考えなさい、何を保ったところで、それを視覚化できる。, これは私たちの日常生活にとって非常に重要です。”しかし、盲目の人々は空間を想像することに熟達していません。 マトリックスと可動ペグを使用してこの能力をテストすると、手術前のPrakashの子供たちは、通常の晴眼者と比較して貧弱に動作します、とGandhiは言います。 しかし、手術後すぐに、彼らは空間イメージタスクで改善し始める。 視覚は脳が空間の精神的な地図を作るのを助けるために重要でなければならない、と彼は言う。, そして、脳はこの能力のための重要な窓を持っていないか、または窓はずっと後の人生まで開いたままである、Gandhiらは心理科学の12March2014号で報告した。

チームは、顔のような画像から人間の顔を区別する能力において同様の適応性を見出した。 手術後すぐに、Prakash患者は違いを見分けることができません。 それはあまりにも教義と矛盾します：顔にホーミングすることは、科学者が生得的であると考える視覚能力の一つです。 しかし、数週間後、新たに目撃された人は人間の顔を識別し、異なる顔を認識し始めることができます。, のチームにもすることで、患者の早期学習への接触。 つまり、彼らは遠くからそれらのオブジェクトを見るときに目隠ししながら、彼らが触れたオブジェクトをすぐに認識するこ

しかし、可塑性には限界があります。 Collignonと彼の同僚は、白内障で生まれたが、1になる前に矯正手術を受けたカナダの成人のグループを研究しました。 も少なくとも2年に復元され、各個人がやや障害のビジョンです。, 未発表の結果によると、彼らの3D知覚と動きを検出する能力も侵害されました。 研究者らは、これらの個人の脳が異なって配線されているように見えることを発見しました：通常の晴眼者とは異なり、彼らの視覚野はまた、音を処理し、彼らは現在の生物学で月に報告しました。

“ここで本当に印象的なのは、数週間から数ヶ月にわたって奪われている人々について話しているということですが、それは音にもっと反応するために脳の長年の再編成につながります”とコリニョンは言います。, 長年にわたって盲目であるPrakash患者は、視覚野を再編成する可能性もあり、回復を妨げる可能性があると彼は言います。 “彼らは過去の痕跡を持っており、彼らの過去は失明です”と彼は言います。 “これらの人々は、以前に見た人のように視力を回復することはできません。”

Sinhaの調査結果はこれを確認します。 “これらの子供たちに数年間従っているにもかかわらず、私たちは正常に視力の進行を見つけることはできません”とSinha氏は言います。, それは、彼らが8歳になる前にいつか閉じる鋭敏さのための重要な窓を示唆しています。

Yadavの経験は典型的です。 “私は眼鏡で新聞の見出しを読むことができます”と彼は言います。 しかし、手術から4年、彼はまだ新聞や本の細かい印刷物を読むのに苦労しています。

ウィンドウはまた、コントラスト感度のために早期に閉じるようです：コントラスト、色合い、およびパターン、ビジョンの最も基本的な機能の一つを識別, あるテストでは、SinhaのチームはPrakash kidsに家、正方形、リンゴ、円の四つのパターンを示し、サイズとコントラストが変化するにつれてパターンを特定するように求め 通常、晴眼者は、コントラストが一定の閾値を超えている場合、ある範囲のサイズでこれらのパターンを検出できます。 Prakashの子供のために、彼らの対照の感受性は外科の後の数か月までかなり改善しますが、決して正常なレベルに達しません。 それらはサイズの限られた範囲の検出で、対照がかなり高いときだけ立ち往生したままである。,

まとめると、この調査結果は、ビジョンを支配する単一の重要な期間がないことを示している、とSinhaの博士研究員Amy Kaliaは述べています。 “視力は回復可能かどうか”と彼女は言います、”より複雑な話です。,”

訓練は、Prakashの子供たちがより多くの視覚機能を回復するのを助けることができ、Uri Polat、イスラエルのテルアビブ大学の神経科学者は述べています。 “窓は閉まらない”と彼は言う。 “それはあまり敏感になります。”

2004年に、Polatは、トレーニングが弱視、または怠惰な目を持つ成人の視力を回復できることを示した最初のものでした。 怠惰な目は、幼児期の視覚野の正常な発達を妨げる。 患者は両眼視力を損ない、また悪い視力および対照の感受性を有する;減少された視力は年齢10の後で不可逆考慮されました。, Polatは、患者がサイズとコントラストが変化するぼやけた白黒のパターンを持つGaborパッチ画像のバリエーションを持つコンピュータ画面を見ていました。 わずか一ヶ月の訓練の後、彼の患者はより良い視力とコントラスト感度を持っていた。

Amediは訓練が鍵であることに同意しますが、視覚障害者が世界をナビゲートするために頼っている感覚である触覚と音も含むべきだと考えています。 彼の研究は、音や触覚を解釈するために、彼らは通常視覚専用の視覚野の部分に依存していることを示しています。, 例えば、視覚障害者が読むために使用するのと同じ脳の部分を点字に使用しています。 プロジェクトPrakashは、物理的な練習や多感覚経験を使用して、白内障手術後の子供たちをリハビリし、教育するために来年住宅学校を開く予定です。

最終的に、Prakashチームは、視力を回復することが視覚野をどのように変化させるかを明らかにしたいと考えています。 彼らはfMRIで脳の変化を調べ始めています。

手術の前と2日後に患者の視覚野をイメージすると、皮質の異なる領域が同期して働いているように見えます。, “あなたが皮質の一部で高い活動を持っているのであれば、あなたは皮質の別の部分で同様の活動を持っているでしょう”とSinha氏は言います。 “視覚野の多くが一緒に脈動しているかのようです。”

しかし、手術後わずか数ヶ月で、fMRIの画像が変化し始めます。 視覚野の異なる領域が異なって光り、分業を示唆しています。 例えば、患者に示された人間の顔の写真は、正常に視力のある人の顔に反応することが知られている皮質の領域を活性化する。

“それは多くの意味をなしています”とAmediは言います。, “視覚情報の処理を開始すると、タスクを実行できません。 彼らは物、人を識別することはできません。 それは彼らにすべて同じナンセンスです。”しかし、時間が経つにつれて、脳が物体、形、顔を区別することを学ぶにつれて、視覚野のさまざまな領域が特殊化し始めます。

Sinhaは、脳のこれらの変化を期待していませんでした。 “どれだけ、どれだけ大規模な変化があり、どれだけ早く起こり、人生でどれだけ遅く起こるかに驚きました”と彼は言います。 彼はまた、プロジェクトが生成した結果のgusherを期待していませんでした。, “私はかなり古い子供たちと仕事をしなければならないことを心配していました、私たちは失敗のために自分自身を”代わりに、このプロジェクトはyadavのような何百人もの若者を光の中に連れてきました—視覚神経科学の分野も新しい光の中に入れています。

当社のスライドショーで約プロジェクトPrakash.

著者Rhitu Chatterjeeとポッドキャストを聴きます。

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