「前沿進展」挑戰常規理論：最初始的視覺皮層也可感知聲音信息

2020-08-14 brainnews

科學家發現人們在黑暗中處理聲音信息時會動用大腦的視覺區域，對於先天失明的人也是如此。

在《當代生物學》上發表的一系列關於「先天失明人群早期視覺皮層對自然聲音的解碼」研究中，由倫敦大學皇家霍洛威學院領導的的國際研究團隊解釋了對那些被蒙住雙眼後置身於鳥鳴聲、談話聲和交通噪聲的志願者們的大腦活動掃描，是如何通過志願者們的初級視覺皮層來辨識聲音的。

圖源：www.economist.com

該過程在先天失明的志願者們上重現，說明視覺圖像和視覺經驗對於初級視覺皮層解碼聲音都不是必要的。

倫敦大學皇家霍洛威學院心理學系的Petra Vetter博士說：「我們想了解更多關於人類視覺和聽覺系統交互的本質。在這個研究中，我們發現儘管擁有視力的人調動了視覺想像力，那些失去視力的人仍然可以調動相同的腦區去翻譯聲音，說明人類擁有一個基本的大腦機制，該機制獨立於視覺圖像，更有趣的是也是獨立於視覺經驗的。因此該研究表明了即使是最初始的視覺皮層也可以感知到我們聽到的信息，而不僅是我們看到的。」

來自格拉斯哥大學研究視覺處理多年的Lars Muckli教授補充道：「通常猜想視覺刺激抵達人的大腦後首先在初級視覺皮層——這個辨別明暗和線條方向的腦區——接受獨立於其他感官的處理。或許這個腦區處理的是一種空間擴展的體驗，而與該體驗通過眼睛或耳朵交流無關。理論上來說，只有經過這樣的第一階段處理，視覺信息才在大腦的層級結構中獲得進一步傳遞，與來自其他感官的信息結合起來。換句話說，主流觀點認為，一個物象可以在較高的大腦層級上同一個聲音關聯；而在較低的層級上，一條線和一個聲音是分開處理的。」

在該項目中負責數據分析的哈佛大學博士Lukasz Bola說：「引人注目的是，相較於不盲的參與者，我們對盲人參與者通過初級視覺皮層活動進行的聲音識別獲得了更高的精確度。對於盲和不盲的參與人員，通過大腦活動的聲音識別在代表視野兩側的初級視覺皮層都有更好的表現，而不是視野中央。代表中央視野的區域在高解析度水平處理如字母和臉部一類視覺刺激，而該區域似乎對聲音信號的處理的參與度低於代表視野兩側的區域。」

瑞克曼大學赫茲裡亞跨學科中心的Amir Amedi教授補充說：「該研究為一個新興的理論提供了關鍵證據，此理論表明大腦特化的塑造是在大腦各部分分別形成的任務而不是依靠感覺的輸入，這在我們的研究中體現在視覺或聽覺對視覺系統的輸入。」

研究者們強調了這樣視覺和聽覺之間的早期皮層交互可能的適應性意義。聲音信號可能在視覺系統為即將所見進行準備或將注意力導向視野裡的特定部分（尤其是視野兩側，該區域視覺不如中央精細）的過程中起重要作用。

這些機制似乎是基本的，並且在進化上足夠古老，以致未接收過視覺輸入的人群也得以保留。因此，這些發現表明了基因藍圖在塑造視覺大腦組織中的重要性。

參考文獻：

1.Decoding Natural Sounds in Early 「Visual」 Cortex of Congenitally Blind Individuals. Vetter, Petra et al. Current Biology, Volume 30, Issue 15, 3039 - 3044.e2


編譯作者：xmx（brainnews創作團隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）

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