一个失明的“蝙蝠侠”的大脑揭示了新奇的地图可以出现在成年人的大脑中
荷兹利亚跨学科中心的研究人员称，成年人的大脑比以前认为的更具可塑性。他们训练一名50岁的男子用耳朵“看”东西，发现他大脑中的神经回路形成了所谓的地形图，这是一种以前认为只有在婴儿时期才会出现的大脑组织。这一发现最近被报道在科学杂志这项研究揭示了大脑变化的能力，并有望帮助人们恢复失去的功能，例如中风后的功能。
“人类的大脑婴儿时期的可塑性确实更强，但它在一个人的一生中都保持着巨大的重新编程潜力，”IDC Herzliya巴鲁克·伊夫切尔大脑、认知与技术研究所所长阿米尔·阿梅迪教授说，他的团队进行了这项研究。
这项研究是Amedi对经典的大脑组织理论的最新挑战，根据该理论，大脑有专门的区域，每个区域都用于处理特定类型的感官信息——视觉、听觉等。该理论认为，为了使这些区域正确地组织起来，我们必须在生命早期接触到相关的刺激。这一观点源于David H. Hubel和Torsten N. wiesel的开创性研究，他们的研究表明，如果在早期生命的关键时期没有接触到这种刺激，相应的感觉系统就无法发育。关键期过后，人们认为大脑会逐渐丧失可塑性，也就是根据新经验调整自身的能力。
但在过去的十年里，越来越多的证据表明，大脑的感觉区域可以处理“专业”以外的刺激。在《神经科学与生物行为评论》(Neuroscience and Biobehavioral Reviews)最近的一篇综述中，Amedi教授和Benedetta Heimler博士在健康、视觉和听力受损的个体中汇集了令人信服的发现，表明被剥夺了自然输入的感觉区域可以被非典型感官激活，例如，大脑视觉皮层可通过声音或触摸激活。
此外，研究人员引用了一些研究，包括在Amedi'a实验室的研究，这些研究在成人中实现了这种非典型激活。他们呼吁修正关于发展关键时期的经典概念:他们建议关注一个人一生中大脑获得专业化的能力，换句话说，扭转可塑性的丧失，而不是在生命早期的固定时间窗口。
在新的研究中科学杂志在美国，阿梅迪的团队训练了一名生来就失明的男子——根据他姓和名的第一个音节，他被称为MaMe——使用实验室开发的感官替代算法来识别物体。这种名为EyeMusic的方法将视觉刺激转换为“音景”，即传达几何形状信息的声音单元。它们通过音高传达y轴上的位置，通过时间传达x轴上的位置。因此，音调高的音调表示更高的位置，而它们在时间上的顺序对应于它们各自从左到右的位置。研究人员使用功能性磁共振成像技术扫描了MaMe的大脑，在训练前和训练后，MaMe成功地学会了识别音景。
霍夫施塔特描述了这个有趣的结果:“在MaMe学会解释音景之后，他的神经回路不仅在听觉皮层中被激活，而且在枕皮质中也被激活，而枕皮质在视力正常的人中接受视觉刺激，而在先天失明的人中预计不会被激活。”Amedi补充道:“不仅如此，激活还遵循地形图的模式——外部刺激以高度有序的方式映射到人脑的所有感觉系统中。例如，在视力正常的人的视觉皮层中，相邻的位置被“映射”到相邻的神经元上，而相距很远的地方则由相距较远的神经元表示。
MaMe的扫描显示，在他开始训练之前，他的大脑中还没有音高和时间调节的地形图，甚至同时调节这两者。例如，音高相似的音调由相邻的神经元表示，而音高完全不同的音调则由彼此相距遥远的神经元表示。这是第一次地形图已经在成年人的大脑中出现过。
这些发现表明，大脑的感觉区域为特定的计算而不是特定的感觉做好了准备，并且它们可以适应处理新的感觉体验。
事实上，其他研究人员过去在新生实验动物身上的研究表明，通过手术将神经纤维从视觉皮层引导到听觉皮层，可以将视觉功能“移动”到大脑的听觉区域。霍夫斯泰特及其同事的新研究证明了一个概念，即类似的转变可以以一种非侵入性的方式完成，而且是在成年人而不是婴儿的大脑中。
“关键期并不是发展新感官能力的永久分界点——相反，在某种程度上，我们可以在生命的任何阶段给大脑第二次机会，”阿梅迪说。
他指出，EyeMusic可以教会人们发展一种类似于蝙蝠和海豚的能力:从复杂的声音中提取几何形状的信息。当然，一个主要的区别是，动物在几十万年的进化过程中形成了这种自然能力，而在实验室中，它可以在相对较短的训练后获得。
“有了正确的技术，人们可以在感官上加速进化大脑Amedi说。
