神经科学家发现,负责处理视觉信息的大脑区域在能够看见的人群中形成的连接模式,与天生失明的人群中的连接模式截然不同。这种模式在初级视觉皮层中发现,和每个人的指纹一样独特。
来自乔治城大学的研究人员发现,处理视觉数据的大脑区域在视力正常的人身上,与在天生失明的人身上形成一种独特的连接模式。他们认为,这种在初级视觉皮层中的模式对每个人而言都是独特的,类似于指纹。
多年来,人们已经知道,天生失明的人的视觉皮层能够对各种刺激(如触觉、嗅觉、声音定位、记忆和语言)做出反应。然而,激活视觉皮层初级区域的任务之间缺乏清晰的连接,让科学家们感到困惑。由博士后研究员莱尼亚·阿马拉尔(Lenia Amaral)和乔治城大学医学院的埃德温·H·理查德及伊丽莎白·理查德·冯·马特施(Edwin H. Richard and Elisabeth Richard von Matsch)神经科学助理教授埃拉·斯特里姆-阿米特(Ella Striem-Amit)领导的最新研究,提供了一个深入的解释:每个人的大脑组织方式的差异。
“我们并未观察到视力正常的人群中视觉皮层连接的这种程度的变异——视觉皮层通常具有相对一致的结构,”斯特里姆-阿米特表示,她领导着乔治城的感觉与运动可塑性实验室。“在天生失明的人群中,连接模式差异显著,类似于个体的指纹,而且这些模式随着时间的推移保持稳定——以至于我们可以仅凭连接模式来识别个体。”
这项研究涉及一小组天生失明的个体,他们在两年期间参与了多次功能性MRI扫描。研究人员利用神经成像方法检查大脑中的神经连接网络。
“天生失明个体的视觉皮层在研究过程中表现出异常的连接模式稳定性,”阿马拉尔强调。“我们发现这些模式在不同的任务中并没有显著变化,无论参与者是在识别声音、识别形状还是仅仅处于休息状态。相反,这些连接模式对每个个体而言都是独特的,在两年的时间框架内保持一致。”
斯特里姆-阿米特指出,这些结果增强了我们对大脑发育的理解。“我们的研究表明,出生后的经历会影响我们大脑的不同发育路径,特别是对于那些没有视觉的成长经历。大脑的可塑性允许不同的发育机会,可能导致天生失明个体之间视觉皮层功能的差异,”斯特里姆-阿米特表示。
研究人员建议,识别每个人独特的连接固然重要,这可能对制定更有效的康复和视力恢复策略至关重要,这些策略应根据他们各自的大脑连接模式进行定制。
作者声明,他们与研究没有个人财务利益相关联。
这项研究得到了来自美国国立卫生研究院NEI/OBSSR(R01EY034515)和埃德温·H·理查德及伊丽莎白·理查德·冯·马特施脑神经疾病杰出教授职位的资助支持。