前言
由乔治城大学神经科学家（Georgetown University neuroscientists）领导的一项研究揭示，在先天失明的人群中，接收和处理视觉信息的大脑部分发展出了独特的连接模式。研究者们表示，这种在初级视皮层中的模式对每个人来说都是独一无二的，类似于指纹。这项研究结果于2024年7月30日发表在《美国国家科学院院刊》（Proc Natl Acad Sci USA,PNAS）上，对于理解大脑发育具有深远的意义，并可能有助于启动个性化的康复及视力恢复策略。这项发现强调了即使是在没有视觉经验的情况下，大脑仍然能够重新组织自身来适应环境，并且这种适应性是高度个体化的。这些见解不仅增进了我们对大脑可塑性的理解，而且为那些希望通过技术手段恢复视力或者改善其他感官功能的个人提供了新的可能性。
这张图像展示了不同视力障碍人士的大脑，每个大脑以不同的颜色呈现，以此象征着失明状态下大脑组织的多样性。（图源：Microsoft Designer生成）
研究背景
几十年来，科学家们已知先天失明者的视觉皮层会对多种刺激作出反应，包括触觉、嗅觉、声音定位、记忆回忆以及语言处理。然而，缺乏一条共同线索来连接激活视觉皮层主要区域的任务一直困扰着研究者们。在这项由乔治城大学医学院博士后研究员Lenia Amaral博士和Ella Striem-Amit博士（Edwin H. Richard和Elisabeth Richard von Matsch神经科学助理教授）领导的新研究中，提供了一个有力的解释：即个体间大脑自我组织方式的不同造成了这种差异。
“我们在视力正常的人群中并未观察到视觉皮层连通性有如此大的个体差异——视觉皮层的连通性通常是相当一致的，”在乔治城大学领导感觉运动塑性实验室的Striem-Amit说道。“而先天失明者的连通性模式在个体之间差异更大，就像指纹一样具有个体性，并且这种模式随着时间保持稳定——以至于可以通过连通性模式识别出具体的个人。”
该研究包含了一小群先天失明的参与者，他们在两年内接受了多次的功能性磁共振成像扫描。研究者使用了一种神经成像技术来分析整个大脑的神经连通性。“先天失明者的视觉皮层显示出其连通性模式随时间具有显著的稳定性，”Amaral解释道。“我们的研究发现，无论参与者是在定位声音、识别形状还是仅仅处于静息状态，这些连通性模式都没有显著的变化。相反，这些连通性模式对每个个体而言都是独一无二的，并且在整个两年的研究期间保持稳定。”
Striem-Amit表示，这些发现揭示了大脑是如何发育的。“我们的研究结果表明，出生后的经历塑造了我们的大脑可以发展的多种方式，尤其是在没有视觉的情况下成长时。在这种情况下，大脑的可塑性使其自由地发展，甚至可能导致不同先天失明个体间的视觉皮层有不同的用途，”Striem-Amit说道。
未来展望
该研究探讨了大脑如何在先天失明的人群中进行适应。即使没有视觉，盲人的初级视觉皮层（V1）也不是无响应的；它可以对听觉、触觉、语言和记忆作出反应。V1有一个稳定的连接特征，这种特征对每个人来说都是独一无二的，并且随着时间保持一致性。我们能够根据其V1的连通性模式来识别个体。这意味着V1可能在不同的盲人个体中被重新用于不同的功能，表明大脑适应性是具有个体特异性的。了解每个人的独特连通性模式对于更好地为失明个体定制康复和视力恢复方案非常重要，这些方案将基于每个人自身的脑连通性模式。
参考文献：
Amaral L, Thomas P, Amedi A, Striem-Amit E. Longitudinal stability of individual brain plasticity patterns in blindness. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Aug 6;121(32):e2320251121. doi: 10.1073/pnas.2320251121. Epub 2024 Jul 30. PMID: 39078671; PMCID: PMC11317565.
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