caracteristică: oferind orbilor vedere luminează secretele creierului

studiile lor recente arată că experiența nu este critică pentru anumite funcții vizuale. În schimb, creierul pare a fi prewired pentru a interpreta cel puțin câteva aspecte simple ale lumii vizuale. Dovezile provin din testele de iluzii vizuale care ajută, de asemenea, la rezolvarea unei dezbateri îndelungate despre motivul pentru care creierul interpretează greșit anumite tipuri de imagini.,când percepția noastră asupra unei imagini diferă de realitate, experimentăm o iluzie vizuală. Unii neurologi cred că cablarea înnăscută a creierului nostru este responsabilă pentru iluzii; alții cred că sunt un produs al învățării. Rezolvarea acestei dezbateri s-a dovedit dificilă, spune Susana Martinez-Conde, neurolog la Universitatea de stat din New York Downstate Medical Center care studiază iluziile. „Bebelușii nu pot raporta despre experiența vizuală”, spune ea. „Și nu ar fi etic să privezi un copil de experiență vizuală pentru a testa acest lucru.,”Răspunsul a fost „nimeni”, spune ea—până când Proiectul Prakash început să studiez din nou copii cu deficiențe de vedere, a căror viziune, atunci când a dobândit în primul rând, este aproape de un nou-născut.

În 2010 și 2011, Sinha echipa lui a luat nouă copii de la cei pe cale de a suferi o operație de cataractă. Subiecții au fost orbi de la naștere, potrivit părinților și chirurgilor de la Spitalul Shroff Charity Eye. La scurt timp după ce bandajele lor au fost îndepărtate, oamenii de știință le-au arătat iluzia Ponzo., Prima dată demonstrată cu mai mult de un secol în urmă, această iluzie implică de obicei linii convergente la orizont (cum ar fi șinele de tren) și două linii paralele scurte care le taie. Deși liniile orizontale sunt identice, cea mai apropiată de orizont pare mai lungă.explicația dominantă pentru iluzia Ponzo este că este rezultatul experienței creierului care interpretează imaginile 2D ca scene 3D, cu elementele individuale ale imaginilor percepute a fi la diferite adâncimi și distanțe., „Această învățare ne determină să asociem aceste două linii identice în această iluzie ca fiind la două distanțe diferite de noi”, explică Sinha. Creierul interpretează linia mai aproape de orizontul aparent ca fiind mai departe și, prin urmare, mai lungă decât cealaltă linie identică.

dacă iluzia Ponzo ar fi rezultatul învățării vizuale, copiii Prakash nu ar cădea pentru ea. Dar, spre surprinderea echipei, copiii au fost la fel de sensibili la iluzia Ponzo ca și subiecții de control cu viziune normală: au găsit în mod constant linia mai aproape de orizont, a raportat echipa în Current Biology în luna mai.,

copiii s-au îndrăgostit și de iluzia Müller-Lyer, o pereche de linii cu vârfuri de săgeată la ambele capete; un set de vârfuri de săgeată indică spre exterior, celălalt spre interior spre linie. Linia cu săgețile interioare pare mai lungă. „Tot ce putem spune pe baza acestor rezultate este că nu este experiență”, spune Sinha. „Este altceva. Probabil că este condus de factori foarte simpli din imagine la care creierul este programat în mod înnăscut să răspundă.Martinez-Conde este dispus să ghicească cum funcționează iluzia Müller-Lyer., Cercetările sale anterioare au arătat că ochii noștri tind să observe colțurile mai mult decât liniile drepte. Poate, spune ea, creierul nostru se concentrează pe colțurile săgeților exterioare, făcând linia dintre ele să pară mai scurtă decât linia cu săgețile interioare. „Dar acest lucru ar trebui luat cu un bob mare de sare, deoarece nu am date care să dovedească acest lucru.”

oricare ar fi mecanismul, noul studiu adaugă la dovezile din ce în ce mai mari „că nu suntem plăci goale atunci când ne naștem”, spune Martinez-Conde., Alte dovezi provin dintr-un studiu recent realizat de Amir Amedi, neurolog la Universitatea Ebraică din Ierusalim și colegi în care au folosit fMRI pentru a compara cortexul vizual al persoanelor orb congenital cu cel al celor cu vedere normală. Ei au descoperit că organizarea de bază a cortexului vizual al persoanelor nevăzătoare congenital este similară cu cea a celor care văd în mod normal și ambele au legături similare între diferite părți ale cortexului. Asta înseamnă că „ne naștem cu această mașinărie pentru a vedea că într-un fel nu necesită experiență vizuală pentru a apărea”, spune Amedi., „Sistemul vizual vine cu anumite conexiuni și prejudecăți computaționale.”

o astfel de PREWIRING poate ajuta copiii Prakash să obțină viziune funcțională în lunile următoare intervenției chirurgicale, speculează Amedi. Dar experiența și învățarea par să joace un rol mai mare în achiziția vizuală. „Există tot mai multe dovezi că creierul adult se poate schimba în structură și funcție”, spune Brigitte Roeder, neuropsiholog la Universitatea din Hamburg din Germania., De exemplu, studiile au arătat că adulții care joacă în mod regulat jocuri video de acțiune devin mai buni la anumite sarcini vizuale, cum ar fi citirea amprentei fine pe o sticlă de prescripție medicală sau urmărirea mai multor prieteni care se deplasează printr-o mulțime.mai relevant pentru copiii Prakash este capacitatea de a crea o imagine mentală a unui spațiu 3D. „Imaginile spațiale sunt foarte importante în viața noastră”, spune membrul echipei Prakash, Tapan Gandhi, neurolog la Institutul Indian de tehnologie, Delhi, din New Delhi. „Dacă vă întreb, gândiți-vă la bucătăria dvs., unde ați păstrat ce, o puteți vizualiza., Acest lucru este foarte important pentru viața noastră de zi cu zi.”Dar oamenii orbi nu sunt adept la imaginarea spațiilor. Atunci când sunt testați pentru această abilitate folosind o matrice și cârlige Mobile, copiii Prakash înainte de operație au performanțe slabe în comparație cu persoanele cu vedere normală, spune Gandhi. La scurt timp după operație, însă, încep să se îmbunătățească la sarcinile de imagini spațiale. Viziunea trebuie să fie crucială pentru a ajuta creierul să creeze hărți mentale ale spațiilor, spune el., Și creierul fie nu are o fereastră critică pentru această abilitate, fie fereastra rămâne deschisă până mult mai târziu în viață, Gandhi și colegii au raportat în numărul din 12 martie 2014 al științei psihologice.echipa a găsit o adaptabilitate similară în capacitatea de a distinge o față umană de imaginile asemănătoare feței. La scurt timp după operație, pacienții cu Prakash nu pot spune diferența. Acest lucru contrazice prea dogma: Homing pe fețe este o capacitate vizuală pe care oamenii de știință cred că este înnăscută. Dar, după câteva săptămâni, nou-văzătorii pot identifica o față umană și pot începe să recunoască diferite fețe., Echipa a descoperit, de asemenea, că pacienții lor învață rapid să conecteze contactul cu vederea. Cu alte cuvinte, ei sunt în curând capabili să recunoască obiectele pe care le-au atins în timp ce sunt legați la ochi atunci când văd acele obiecte de la distanță.dar plasticitatea are limitele sale. Collignon și colegii săi au studiat un grup de adulți din Canada care s-au născut cu cataractă, dar au avut o intervenție chirurgicală corectivă înainte de a împlini 1 an. În ciuda a cel puțin 2 decenii de vedere restaurată, fiecare individ a avut o vedere ușor afectată., Percepția lor 3D și capacitatea lor de a detecta mișcarea au fost, de asemenea, compromise, conform rezultatelor nepublicate. Cercetatorii au descoperit ca creierele acestor indivizi par a fi conectate diferit: spre deosebire de persoanele cu vedere normala, cortexurile lor vizuale proceseaza si sunetul, au raportat in August in Current Biology.”ceea ce este cu adevărat izbitor aici este că vorbim de oameni care sunt privați de câteva săptămâni până la câteva luni, dar duce la reorganizarea de lungă durată a creierului pentru a răspunde mai mult la sunet”, spune Collignon., Pacienții Prakash, care sunt orbi de ani de zile, sunt, de asemenea, probabil să-și reorganizeze cortexul vizual, spune el, ceea ce ar putea împiedica recuperarea. „Ei au o urmă a trecutului lor, iar trecutul lor este orbirea”, spune el. „Acești oameni nu vor putea niciodată să-și recupereze viziunea ca cineva care a văzut-o înainte.”

constatările lui Sinha confirmă acest lucru. Pacienții Prakash nu dezvoltă viziune la fel de ascuțită ca și oamenii cu vedere normală. „în ciuda urmării acestor copii de mai mulți ani, nu găsim o progresie a acuității la normalitate”, spune Sinha., Acest lucru sugerează o fereastră critică pentru acuitate care se închide cândva înainte de a împlini 8 ani—cea mai tânără vârstă pe care Prakash a tratat-o până acum.experiențele lui Yadav sunt tipice. „Pot citi titlurile ziarelor cu ochelarii”, spune el. Dar la 4 ani de la operație, încă mai are probleme să citească tipărirea mai fină în ziare și cărți.de asemenea, fereastra pare să se închidă devreme pentru sensibilitatea contrastului: capacitatea de a discerne contrastele, nuanțele și modelele, una dintre cele mai de bază funcții ale vederii., Într—un test, echipa lui Sinha arată Prakash kids patru modele—o casă, un pătrat, un măr și un cerc-și le cere să identifice modelele pe măsură ce se schimbă în dimensiune și contrast. În mod normal, persoanele cu deficiențe de vedere pot detecta aceste modele pentru o gamă de dimensiuni, dacă contrastul este peste un anumit prag. Pentru copiii Prakash, sensibilitatea lor la contrast se îmbunătățește semnificativ până la câteva luni după operație, dar nu atinge niciodată niveluri normale. Acestea rămân blocate la detectarea unei game limitate de dimensiuni și numai atunci când contrastul este destul de ridicat.,

Luate împreună, rezultatele demonstrează că nu există o perioadă critică de conducere viziune, spune Amy Kalia, un cercetător postdoctoral cu Sinha. „Viziunea este recuperabilă sau nu”, spune ea, ” este o poveste mai complexă.,formarea ar putea ajuta copiii Prakash să recupereze mai multe funcții vizuale, spune Uri Polat, neurolog la Universitatea Tel Aviv din Israel. „Fereastra nu se închide”, spune el. „Devine mai puțin sensibil.în 2004, Polat a fost primul care a arătat că antrenamentul poate restabili vederea la adulți cu ambliopie sau ochi leneși. Un ochi leneș împiedică dezvoltarea normală a cortexului vizual în timpul copilăriei timpurii. Pacienții au o vedere binoculară afectată, precum și o acuitate slabă și sensibilitate la contrast; vederea diminuată a fost considerată ireversibilă după vârsta de 10 ani., Polat a avut pacienți să privească un ecran de computer cu variații ale unei imagini Gabor Patch, care are modele neclare alb-negru care se schimbă în dimensiune și contrast. După doar o lună de antrenament, pacienții săi au avut o mai bună acuitate și sensibilitate la contrast.Amedi este de acord că antrenamentul este esențial, dar crede că ar trebui să implice și atingerea și sunetul—simțurile pe care oamenii orbi se bazează pentru a naviga în lume. Cercetările sale au arătat că pentru a interpreta sunetul sau atingerea, se bazează pe părți ale cortexului lor vizual dedicate în mod normal vederii., De exemplu, ei folosesc aceeași parte a creierului pentru braille pe care văzătorii o folosesc pentru citire. Proiectul Prakash intenționează să deschidă o școală rezidențială anul viitor pentru reabilitarea și educarea copiilor după operația de cataractă folosind exerciții fizice și experiențe multisenzoriale.în cele din urmă, echipa Prakash vrea să dezvăluie modul în care restaurarea vederii modifică cortexul vizual. Ei încep să sondeze schimbări în creier cu fMRI.când imaginează cortexul vizual al unui pacient înainte și la 2 zile după operație, diferite zone ale cortexului par să funcționeze în sincronizare., „Deci, dacă aveți o activitate ridicată într-o parte a cortexului, veți avea o activitate similară într-o altă parte a cortexului”, spune Sinha. „Este ca și cum o mare parte din cortexul vizual pulsează împreună.cu toate acestea, la doar câteva luni după operație, imaginea fMRI începe să se schimbe. Diferite regiuni ale cortexului vizual se aprind diferențiat, sugerând o diviziune a muncii. Imaginile fețelor umane arătate pacienților, de exemplu, activează o zonă a cortexului cunoscută pentru a răspunde fețelor la persoanele cu vedere normală.

„are mult sens”, spune Amedi., „Când încep să proceseze informații vizuale, nu pot îndeplini sarcini. Nu pot identifica un obiect, o persoană. Este același nonsens pentru ei.”Dar, odată cu trecerea timpului, iar creierul învață să distingă obiecte, forme și fețe, diferite zone ale cortexului vizual încep să se specializeze.Sinha, pentru unul, nu se aștepta la aceste schimbări în creier. „Am fost uimit de cât de mult, cât de masive sunt schimbările și cât de repede se întâmplă și cât de târziu în viață se poate întâmpla”, spune el. De asemenea, el nu se aștepta la gusher rezultatelor proiectului a generat., „Am fost îngrijorat de faptul că trebuie să lucrăm cu copii destul de bătrâni, ne-am stabilit pentru eșec.”În schimb, proiectul a adus în lumină sute de tineri precum Yadav—punând în același timp și domeniul neuroștiinței vizuale într-o lumină nouă.

vedeți prezentarea noastră despre proiectul Prakash.

ascultați un podcast cu autorul Rhitu Chatterjee.

---