较年轻的大脑更容易重新装修

大约十年前,研究盲人大脑的科学家们有了一个惊人的发现:大脑中一个通常负责处理图像的区域被重新连接,以解释触觉信息,比如在追踪盲文时从指尖输入的信息。随后的实验在大脑的其他区域也发现了类似的现象。然而,这些研究并没有回答大脑是否能够在任何时候,或者只是在生命的早期,自我重组的问题。

麻省理工学院神经科学家与贝斯以色列女执事医疗中心的阿尔瓦罗·帕斯库尔-利昂合作的一篇新论文提供了证据,证明在生命早期更容易重新连接大脑。研究人员发现,只有先天失明的人,而不是后天失明的人,大脑中处理运动的视觉皮层的一小部分发生了重组。

这项新发现发表在10月14日的《当代生物学》(Current Biology)杂志上,揭示了大脑在生命最初几年是如何连接自身的,并可能帮助科学家了解如何优化大脑在生命后期重新连接的能力。这篇论文的主要作者,麻省理工学院博士后助理Marina Bedny说,随着医学的进步使先天失明的人恢复视力成为可能,这可能变得越来越重要。

大脑重新布线

在20世纪50年代和60年代,科学家们开始认为某些大脑职能通常仅在人生早期特定时间段内暴露于相关信息,例如语言或视觉信息。之后,他们理论化,大脑失去了对新输入来改变的能力。

动物研究支持这个理论。例如,在移除蒙帘之后,在生命的第一个月内蒙住眼睛的猫无法看到。在成年期在成年期的类似时期对视力没有影响。

然而,近年来,有一个迹象表明,在麻省理工学院助理教授萨克斯的MIT助理教授的实验室工作,还有比以前想到的蠕虫房间比以前的思考。许多神经科学家现在支持在生命中早期的一个时期的想法,之后难以,但不是不可能的,将大脑重新缠绕。

Bedny, Saxe和他们的同事想要确定大脑中被称为中颞叶复合体(MT/MST)的部分是否可以在任何时候或仅在生命的早期被重新连接。他们选择研究MT/MST部分是因为它是研究最多的视觉区域之一。在视力正常的人身上,MT区域专门用于运动视觉。

在少数罕见的病例中,患者在大脑的两个半球中失去了MT功能,他们无法在视觉场景中感测运动。例如,如果有人将水倒入玻璃杯中,他们只会看到一个站立,冷冻的水流。

以前的研究表明,在盲人中,MT被声音加工接管,但这些研究并没有区分人们早期和晚期盲目的人。

早期和晚期

在新的麻省理工学院学习中,研究人员研究了三组视力,共度盲目,以及在生活中以后盲目的人(年龄九岁或以上)。使用功能磁共振成像(FMRI),它们测试了这些受试者中的MT是否响应移动声音 - 例如,接近脚步。

贝德尼说,结果很清楚。MT对先天失明的人的移动声音有反应,但对视力正常或较晚失明的人没有反应。

这表明,在晚期失明的个体中,早年接受的视觉输入让MT复合体发展了其典型的视觉功能,而在失明后,它不能重新处理声音。先天失明的人从来没有接受过任何视觉输入,所以这个区域在出生后就被听觉输入接管了。

“我们需要将早期生命视为塑造大脑如何运作的机会窗口,”床头说。“这并不是说以后的体验不能改变事情,但更容易提前组织。”

在华盛顿大学的心理学助理副教授的MT复合物和大脑前额落皮层之间的沟通中的另一个重要方面是在普通盲人中,在华盛顿大学的心理学副教授的副教授,在MT复合物和大脑前额叶皮质之间进行了增强的沟通。增强的连接可以帮助解释大脑如何重构MT区域以处理听觉信息。以前的研究寻找了神经捆绑的扩大,没有成功。“人们一直在寻找更大的道路,但她看到的是同类道路上的交通更多,”没有参与这项研究。

尽管这项研究支持可以在一个人的发展中切换功能,床上相信,通过更好地了解大脑在此期间如何有线,科学家可以学习如何在稍后生活中重新扭转它。现在有很少的镜子恢复情况,但如果它变得更加常见,科学家需要弄清楚如何恢复患者的大脑,所以它可以处理新的视觉输入。

“尚未解决的问题是,大脑是否可以重新学习,以及这种学习在成人大脑和儿童大脑中有何不同。,”Bedny说。

床上希望研究未来的MT开关的行为后果。那些会包括是否在听觉运动处理方面比视力正常的人有优势,如果视力恢复后他们有劣势。


进一步探索

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更多信息:“人类MT / MST中的多模态响应的敏感期”,床上,M.,Konkle,T.,Pelphrey,K.,Saxe,R.,Pascual-Leone,A。当代生物学2010年10月14日。
所提供的麻省理工学院
引文:年轻的大脑更容易重新连接(2010年10月21日
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