大脑的某些部分可以转换功能:学习
![In these fMRI brain scans, regions that are active during language processing tasks appear as red or blue (for two different types of tasks.) Parts of the left visual cortex are active in blind participants, but not sighted participants. Image courtesy of the Rebecca Saxe laboratory 大脑的某些部分可以转换功能:学习](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/partsofbrain.jpg)
(PhysOrg.com)——当你的大脑遇到感官刺激时,比如早上咖啡的香味或汽车喇叭声,这些输入会被传送到相应的大脑区域进行分析。咖啡的香气进入嗅觉皮层,而声音则在听觉皮层进行处理。
这种分工表明,大脑的结构遵循预先确定的,基因蓝图.然而,越来越多的证据表明,大脑区域可以接管基因上无法决定的功能。在1996年一项具有里程碑意义的研究中,神经科学家对早年失明的人进行了研究,发现视觉皮层可以参与一项非视觉功能——阅读盲文。
现在,麻省理工学院神经科学家的一项研究表明,天生失明的人,部分视觉皮层被招募来语言处理.这一发现表明,视觉皮层可以极大地改变其功能——从视觉处理到语言处理——这似乎也推翻了语言处理只能发生在大脑中高度专业化的区域的观点,这些区域由基因决定,负责语言任务。
“你的大脑不是预先包装好的东西。它不会沿着固定的轨迹发展,相反,它是一个自我构建的工具包。构建过程受到你在发展过程中所经历的深刻影响,”麻省理工学院大脑与认知科学系博士后玛丽娜·贝德尼说,她是该研究的主要作者,该研究发表在《华盛顿邮报》上美国国家科学院院刊2月28日那一周。
灵活的连接
一个多世纪以来,神经科学家们已经知道,大脑中有两个专门的区域——布洛卡区和韦尼克区——分别是产生语言和理解语言所必需的。这些区域被认为具有固有的特性,比如细胞的特定内部排列以及与大脑其他区域的连接,这使得它们特别适合处理语言。
其他功能——包括视觉和听觉——在感觉皮层中也有不同的处理中心。然而,在分配大脑功能方面似乎有一些灵活性。之前对动物的研究(麻省理工学院大脑和认知科学教授Mriganka Sur的实验室)表明,如果在生命早期通过手术将输入重新连接到感觉大脑区域,它们可以处理来自不同感觉的信息。例如,将眼睛连接到听觉皮层能刺激大脑处理图像而不是声音。
到目前为止,还没有这样的证据证明语言处理的灵活性。之前关于先天的研究盲人在一些语言任务中,如阅读盲文,显示盲人的左视觉皮层有一些活动,但没有人表明这可能表明成熟的语言处理。
贝德尼和她的同事们,包括资深作者、大脑和认知科学助理教授丽贝卡·萨克斯,以及哈佛医学院神经学教授阿尔瓦罗·帕斯库尔-莱昂内,开始调查盲人的视觉大脑区域是否参与更复杂的语言任务,比如处理句子结构和分析词义。
为了做到这一点,研究人员在盲人受试者执行句子理解任务时扫描他们(使用功能性磁共振成像)。研究人员假设,如果视觉皮层参与语言处理,那么这些大脑区域对语言信息的敏感性应该与经典语言区域(如布罗卡区和韦尼克区)相同。
贝德尼说,他们发现事实确实如此——视觉大脑区域对句子结构和词义的敏感程度与经典语言区域相同。“这些想法大脑区域能从视觉发展到语言真是太疯狂了,”她说。“这表明,大脑区域的内在功能只是受到松散的限制,而经验确实可以对一块脑组织的功能产生很大的影响。”
贝德尼指出,这项研究并没有反驳人类大脑需要布洛卡区和韦尼克区来学习语言的观点。“我们还没有证明语言的每一个可能部分都可以由大脑的这个部分(视觉皮层)支持。这只是表明,大脑的一部分可以参与语言处理,而没有进化到这样做,”她说。
再分配
一个悬而未决的问题是,当盲人的语言处理区域已经正常运作时,为什么视觉皮层会被用于语言处理。根据Bedny的说法,这可能是大脑发育过程中任务自然重新分配的结果。
“因为这些大脑功能被分散了,视觉皮层没有发挥它的典型功能,也就是视觉。因此,这就进入了谁该做什么的竞争游戏。整个发展动力发生了变化,”她说。
贝德尼说,这项研究结合了对盲人的其他研究,表明视觉皮层的不同部分在发育过程中被划分为不同的功能。(左脑)视觉区域的一个子集似乎与语言有关,包括左初级视觉皮层。
这种再分配可能会给盲人在语言处理方面带来优势。研究人员正在计划后续工作,他们将研究盲人是否比正常人在复杂语言任务中表现得更好,比如在分心的情况下分析复杂的句子或进行语言测试。
研究人员还在努力更精确地确定视觉皮层在语言处理中的作用,他们正在研究盲童,以弄清楚在发育过程中,视觉皮层是什么时候视觉皮层开始处理语言。