U osób niewidomych kora wzrokowa nasłuchuje dźwięków

Strona www: www.uj.edu.pl
Dział: zdrowie.studentnews.pl

Ludzie to gatunek wzrokowy i spore obszary naszych mózgów zajmują się przetwarzaniem informacji płynącej ze zmysłu wzroku. Co jednak kora wzrokowa robi u osób, które nigdy nie widziały? Badania w tym zakresie prowadził dr Łukasz Bola w Instytucie Psychologii UJ wspólnie z międzynarodowym zespołem naukowców. Ich wyniki ukazały się właśnie w prestiżowym “Current Biology”.

W 2014 r. zespół naukowców z University of Glasgow wykazał, że kora wzrokowa typowo widzących osób, poza przetwarzaniem informacji wzrokowej, aktywuje się również w odpowiedzi na pewne dźwięki. Badacze postanowili sprawdzić, czy podobny efekt można zaobserwować u osób niewidomych od urodzenia. “Wykorzystaliśmy metodę obrazowania rezonansem magnetycznym do prześledzenia aktywności mózgu niewidomych ochotników, kiedy słuchali oni dźwięków, takich jak szum lasu, odgłosy zatłoczonej ulicy, czy też odgłosy ludzkich rozmów “ - opisuje badania dr Łukasz Bola.

Kora wzrokowa nasłuchuje dźwięków

Zespół odkrył, że nawet najbardziej podstawowe obszary wzrokowe osób niewidomych kodują informacje o słyszanych dźwiękach. “Innymi słowy, używając jedynie aktywności kory wzrokowej, byliśmy w stanie odgadnąć jakiego dźwięku słuchała w danym momencie niewidoma osoba badana. Co ciekawe, pomimo pewnych różnic w poprawności rozróżniania dźwięków, ogólny wzór wyników był bardzo podobny dla osób niewidomych i dla osób widzących, badanych uprzednio przez moich współpracowników” tłumaczy dr Bola. “W obydwu grupach dźwięki były lepiej rozróżniane na podstawie aktywności tej części kory wzrokowej, która u osób widzących przetwarza informacje z obrzeży pola widzenia. Obszary, do których dociera informacja wzrokowa z centrów pola widzenia, wydawały się być natomiast mniej „zainteresowane” słyszanymi przez uczestników badania dźwiękami”,

Co ciekawe, aby sprawdzić, jakie dźwięki odbierała kora wzrokowa, wykorzystano specjalne algorytmy i uczenie maszynowe. Algorytmy te trenowano na części uzyskanych danych. Następnie naukowcy testowali wyniki tej “nauki” - zadaniem algorytmów było odgadnięcie, jakim dźwiękiem interesowała się kora wzrokowa osób niewidomych, w danym momencie, w drugiej części eksperymentu. Udało się to osiągnąć z bardzo wysoką poprawnością.

Granice plastyczności?

Podobieństwo wyników uzyskanych dla osób niewidomych i dla osób widzących sugeruje, że kora wzrokowa osób niewidomych może rozwijać się w zaskakująco typowy sposób. Pokazuje to jak potężny wpływ na rozwój naszego mózgu mają czynniki genetyczne, zdeterminowane przez procesy ewolucji. “Wygląda na to, że zmiany neuroplastyczne w mózgu, związane z pewnymi doświadczeniami w ciągu życia (np. z utratą wzroku), zachodzą głównie w ramach pewnej generalnej, z góry zaprogramowanej organizacji mózgu, która nie poddaje się znaczącym modyfikacjom. Inaczej mówiąc, nasze mózgi mają ogromny potencjał do neuroplastyczności, ale neuroplastyczność ta wydaje się zachodzić w pewnych, wytyczonych przez procesy ewolucyjne granicach ” - wyjaśnia dr Bola i dodaje: “W pewnym stopniu mamy tu do czynienia z wielkim pytaniem nauki: gdzie przebiega granica między kulturą czyli czynnikami środowiskowymi, a naturą, czyli genetycznym zdeterminowaniem budowy naszych mózgów. Nasze badania to kolejny krok w tej poszukiwaniu odpowiedzi”.

Ale badania mogą mieć też bardziej aplikacyjny wymiar. “W wymiarze praktycznym to, że generalna organizacja kory wzrokowej jest u osób niewidomych zachowana, może być istotną informacją dla badaczy opracowujących metody przywracania wzroku, takie jak implanty siatkówki” - wyjaśnia badacz.

Dlaczego kora wzrokowa słyszy dźwięki?

Wciąż pozostaje jednak pytanie: dlaczego kora wzrokowa, poza swoją główną funkcją, jest również zainteresowana tym, co słyszymy? “Wciąż nie mamy odpowiedzi na to pytanie” – mówi dr Bola. “Pozostają spekulacje: dźwięki mogą okazać się przydatne, aby przygotować nas na to, co za chwilę zobaczymy. Albo też dla kierowania naszej uwagi w określone obszary pola wzrokowego – w szczególności na jego obrzeża, gdzie ostrość naszego wzroku jest dużo niższa niż w centrum. W przypadku osób niewidomych - być może mózg nawet >nie zauważa< braku zmysłu wzroku lub też nie dopuszcza, by pewne tkanki pozostały niewykorzystane. Nasze badania pokazują, że mechanizmy “rozmowy” pomiędzy korą wzrokową a zmysłem słuchu są na tyle istotne i utrwalone przez ewolucję, że wykształcają się nawet w przypadku osób, które nie widzą”.


Artykuł jest wynikiem badań prowadzanych na Univeristy of Glasgow oraz w Instytucie Psychologii UJ. Dr Łukasz Bola jest absolwentem Instytutu Psychologii UJ, gdzie uzyskał doktorat. Jego rozprawa doktorska została wyróżniona nagrodą Prezesa Rady Ministrów. Opisywane badania były prowadzone w ramach projektu finansowanego przez Narodowego Centrum Nauki. Obecnie dr Bola pracuje w Cognitive Neuropsychology Laboratory na Harvard University.


Źródło:

Vetter, Bola et al., Decoding Natural Sounds in Early ‘‘Visual’’ Cortex of Congenitally Blind Individuals, Current Biology (2020), https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.05.071

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0960-9822%2820%2930758-2


data ostatniej modyfikacji: 2020-07-07 14:00:37


 
Polityka Prywatności