我的母亲过去常常在新德里我们家门口附近放一个装零钱的小蓝色玻璃碗。她出门时，会拿几枚硬币作为布施，因为在城市的街道上总是能看到穷人。考虑到你对印度普遍存在的人类苦难会多么迅速地变得麻木不仁，她始终如一地坚持这个仪式总是让我印象深刻。
自从我母亲与癌症作斗争以来，这个碗已经几个月没有用过了。2002年，在她去世一年后，当我回到印度时，我注意到这是我父亲保存下来的为数不多的她的遗物之一。我万万没想到，它将改变我的人生。
在我访问期间的一个寒冷的下午，当我出门拜访朋友时，我伸手到碗里拿了几枚硬币放进口袋。天气非常冷，我很高兴找到一辆车窗可以完全关闭的出租车，这在新德里并不常见。几分钟后，出租车在一个十字路口停了下来。交通出奇地顺畅，我注意到路边蜷缩着一个小家庭。我拿出硬币，摇下车窗，向他们招手。
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他们慢慢地走向我，两个孩子紧紧抓住妇女的纱丽。看到骨瘦如柴、赤脚的孩子们穿着单薄的棉布破烂衣服，真是令人痛心。更让我不安的是，我注意到这些孩子，肯定有六七岁了，也是盲人。当这个小家庭瑟瑟发抖地站在我的出租车外时，我可以看到孩子们眼睛里的白内障。这让我很惊讶，因为我以前只在老年人身上见过白内障。交通灯变绿了。我把硬币放在母亲的手里，看着这个家庭在出租车开走时消失了。在接下来的几天里，孩子们的脸庞一直萦绕在我的脑海中。我试图尽可能多地了解印度的儿童失明情况。我读到的内容令人震惊。
印度是世界上盲童人口最多的国家之一，估计接近40万。视觉障碍加上极端贫困，严重损害了孩子们的生活质量；此外，死亡率也高得惊人。世界卫生组织估计，高达60%的儿童在失明后一年内死亡。只有不到10%的儿童接受任何教育。对于失明的女孩来说，前景更加黯淡。许多人被限制在家中，遭受身体或性虐待。
这些数字已经令人沮丧，但当我读到许多痛苦是不必要的时，我变得更加不安；近40%的儿童失明是可以治疗或预防的。然而，许多年轻人从未接受过医疗护理，因为治疗机构集中在大城市，而近70%的印度人口居住在农村。这些情况意味着，一个经济拮据的农村家庭中的盲童很可能注定要过上黑暗而悲惨的短暂一生。
我带着难以置信的感觉接受了这些数字。毕竟，我在印度长大。我怎么可能一直没有意识到这个问题？而这些事情又怎么会如此违背印度作为新兴经济超级大国的普遍说法？我决定再去印度一趟。我走访了德里周边的村庄、安得拉邦南部以及西孟加拉邦恒河三角洲。我遇到的许多盲童让我相信这些统计数据是有事实根据的。我在这些村庄看到的赤贫也帮助我理解了为什么这么多盲童仍然没有得到治疗。
在新德里那个寒冷的下午的经历标志着一段尚未结束的个人旅程的开始。我决心帮助这些盲童重见光明。作为一名科学家，我意识到这样做提供了一个宝贵的机会来回答神经科学中最具挑战性的问题之一：大脑是如何学会看东西的？
问题中的答案
自从我在麻省理工学院读研究生以来，这个问题一直让我着迷和沮丧。每时每刻冲击我们视网膜的颜色、亮度和纹理的混乱集合是如何组织成有意义的物体集合的，从而转变成，比如说，一个跳舞女孩的手臂和躯干的轮廓——以及她格子裙上纵横交错的蓝色和绿色？
研究视觉系统如何发展的主要方法是进行婴儿实验。尽管它已经产生了有价值的结果，但它也存在明显的缺点。这些实验很难进行。婴儿理解和回应的能力有限，甚至长时间保持清醒的能力也有限，这强烈限制了可以实际提出的问题的范围。另一个复杂因素是，随着孩子的成长，相关的但不同的脑子系统（例如负责动机、集中注意力和控制眼球运动的区域）可能会同时发生变化。
了解所有这些，在2002年夏天，我发现自己正在努力解决两个看似无关的问题。大脑是如何学会理解视觉信息的？而且，新德里的经历仍然记忆犹新，我如何才能帮助先天性盲童提供恢复视力的手术？
我仍然记得意识到这两个问题是互补的——一个问题包含着另一个问题的答案时的激动心情。跟踪新获得视力的孩子的进步可以帮助我们理解视觉学习，而应用于此类研究项目的科学资金可以帮助提供治疗。我惊叹于这两个需求是多么契合，并且有点以自我为中心地，它们与我的生活是多么相关。
回到麻省理工学院后，我向我的同事描述了一个计划，即开展一项结合科学和人道主义目标的研究。大多数人很热情，但也有少数人警告说，在获得终身教职之前，不要开始如此雄心勃勃的事业。我理解其中的风险，但我感到有必要推进这个计划。
我向国家眼科研究所（美国国立卫生研究院的一部分）提交了申请。我有点担心，要求美国政府机构出资资助在印度的手术可能行不通。此外，这项事业在后勤上很复杂，并且缺乏关于其可行性的初步数据。但审查委员会看到了这项工作的科学和人道主义潜力，并授予我一项探索性资助，以确定可行性。我非常激动。这是我的第一笔NIH资助，它在我心中强化了美国科学作为全球公益力量的形象，这种力量不会回避鼓励不受狭隘考虑约束的冒险事业。
下一步是确定在印度的医疗合作伙伴，让盲童能够获得世界一流的外科护理。一家眼科中心脱颖而出：位于新德里的Dr. Shroff's Charity Eye Hospital (SCEH)。它拥有出色的儿科设施，其医生欢迎该项目，认为这是一个帮助盲童和参与研究的机会。
一切准备就绪。不过，我们还需要一个名字，一个能够反映我们双重使命的名字：将光明带入人们的生活，并为科学问题带来光明。我不需要考虑太久。在古老的印欧语系梵语中，“光”这个词是prakash。我们现在有了一个名字，它带有一丝吸引人的头韵：普拉卡什项目 (Project Prakash)。
手术有帮助吗？
我们分几个阶段开展了这个项目。首先，我们通过在农村地区的营地设立眼科筛查，确定了可以从治疗中受益的儿童——在某些情况下，甚至是年轻人。由验光师、眼科医生和其他医护人员组成的团队检查了儿童的视力问题（屈光不正）、眼部感染和可治疗的失明（主要来自先天性白内障和角膜疤痕造成的损害）。被选为治疗候选人的儿童前往新德里的医院进行更彻底的检查，包括眼底镜检查（查看眼睛后部）、眼睛超声检查以及评估儿童的总体健康状况和手术适应性。然后在与每个孩子的监护人协商后确定手术日期。
儿童白内障手术比成人复杂得多。儿科手术需要全身麻醉和重症监护。手术过程包括将硬化的不透明晶状体分解成小碎片，通过角膜边缘的一个小切口切除这些碎片，并用合成晶状体替换受损的天然晶状体。普拉卡什项目承担了大约300美元的费用——孩子们会定期回来进行术后检查。
随着这项工作的开展，一个担忧一直困扰着我。我想知道我们的手术干预，尽管是出于好意，是否来得太晚而没有任何帮助。我们是否可能错过了生命早期需要密集使用眼睛和视觉脑回路的关键期，过了这个时期，视觉能力就无法发展？这个想法并非不合理。一位英国外科医生威廉·切塞尔登 (William Cheselden) 在 1728 年首次描述了一位出生时双眼患有白内障的 13 岁男孩的延迟视力发作。切塞尔登注意到，即使在去除阻塞物后，男孩的视力仍然严重受损。
对动物视觉剥夺的对照研究也描绘了一幅同样令人沮丧的景象。托尔斯滕·维塞尔 (Torsten Wiesel) 和大卫·休伯尔 (David Hubel) 后来都获得了 1981 年诺贝尔奖，他们描述了早期视觉剥夺对猫的戏剧性不利后果。在这种背景下，人们自然会怀疑，在童年后期提供眼科手术是否会有任何有益的目的。
不过，我觉得这些治疗值得进行。过分解读切塞尔登等人的旧记载是有风险的。糟糕的手术结果很可能是眼睛组织损伤造成的，这是粗糙的手术技术（如推拿术，一种过时的白内障摘除方法）的结果。大多数动物研究都着眼于缝合一只眼睛，而普拉卡什的孩子们双眼都受到了阻塞。有点令人惊讶的是，剥夺一只眼睛的视力对该眼睛的视力造成的负面影响比双眼同时被剥夺更大。在童年后期接受失明治疗后是否可以获得任何视觉功能仍然是一个很大程度上悬而未决的问题。
现在我们看到了
伟大的美国心理学家威廉·詹姆斯 (William James) 将婴儿的感知世界描述为“一团蓬勃发展、嗡嗡作响的混乱”，先于视觉系统的成熟。普拉卡什项目的问题是，这个时期——复杂的颜色、形状和运动的轰炸，这可能是正常视觉发育的早期阶段——是否反映了新获得视力的普拉卡什孩子们的经历，其中一些孩子在第一次获得视力时已经 20 多岁了。他们的视觉系统是否会经历无政府状态但必要的最初步骤，以任何有意义的方式组织传入的图像？“组织”一词在这里有两种含义。对于一个人来说，“看到”，图像的各个部分必须结合成不同的物体，这个过程称为内部模式组织。第二个要求，相互模式组织，与视觉与其他感官的互动有关。
我们能够将图像划分为不同的物体，这种能力是如此娴熟，以至于似乎毫不费力。我们睁开眼睛，世界就井然有序地呈现在眼前，成为事物的有序集合。然而，我们发现普拉卡什的孩子在获得视力后不久的体验是不同的。新获得视力的人表现出严重的障碍。他们无法将许多不同颜色和亮度的区域组织成更大的组合。普通物体的许多特征——两个正方形的重叠部分或球表面由系带界定的部分——被感知为完全独立的物体，而不是更大结构的组成部分。对于一个新获得视力的人来说，视觉场景就好像是由许多不相关的颜色和亮度区域组成的拼贴画，类似于抽象画。这种感知上的过度碎片化使得难以检测到整个物体。
普拉卡什患者的失败提出了一个困扰科学家近一个世纪的问题：对于我们这些具有正常视力的人来说，是什么线索让我们能够正确地解析复杂的图像？答案似乎在于大脑通过所谓的 grouping heuristics（分组启发式）自然地排列视觉输入的方式（在 20 世纪早期心理学研究运动之后，称为格式塔分组线索）。例如，视觉系统中编程的一个基本规则会诱导图像中对齐的线条组合在一起，因为它们很可能来自同一物体的边界。
这些线索在普拉卡什的孩子们刚获得视力后似乎都没有效果，但随着时间的推移，会发生有趣的变化。我清楚地记得 SK，他是第一位给我们这个暗示的普拉卡什患者。他是一位 29 岁的男子，我们在新德里郊外一个狭窄的盲人青年旅社遇到了他。快速检查显示他患有先天性无晶状体症（来自希腊语 phakos，意为“晶状体/小扁豆”），这是一种罕见的疾病，患儿出生时眼睛没有晶状体。对于 SK 来说，视觉世界高度退化，远比美国定义的法定失明还要糟糕。他通过拄着白色手杖走路和用盲文学习来适应。值得注意的是，纠正他的无晶状体症所需要的只是一副 20 美元的眼镜，它可以补偿他缺失的天然晶状体，而 SK 买不起。
我们为 SK 配了眼镜，然后测试了他的视力。让我们立刻感到震惊的是，与我们天真的期望相反，SK 似乎并没有对视力的提高感到特别兴奋。我们的测试显示，他的视觉世界是由许多不同颜色和亮度的区域组成的令人眼花缭乱的集合，几乎没有东西将它们粘合在一起形成连贯的实体。即使是简单的线条画，例如一个圆圈与一个正方形重叠，对他来说也似乎是一组形状奇怪的互锁碎片（尽管他之前通过触摸熟悉了正方形和圆圈的概念）。SK 很难在照片图像中描绘出整个物体。阴影和阴影、重叠和遮挡对他来说构成了不可逾越的障碍；每一个不同色调或亮度的区域对他来说似乎都是一个独立的物体。
有趣的是，当引入一个特定的视觉线索时，这种令人困惑的区域汤状物凝结成了有意义的结构：运动。当静态图像对 SK 来说令人绝望地感到困惑时，当它们的组成部分移动时，就变得可以理解了。SK 检查图像的视频显示，运动带来的几乎是神奇的转变。
我们跟踪了 SK 几个月的视觉体验。他继续表现出在解释静态图像方面的困难。就在我们开始接受 SK 的图像解析能力可能受到永久性损害的想法时，事情发生了变化。在最初干预一年半后，除了接触周围的视觉世界之外，没有任何其他训练，SK 取得了显著的进步。他现在能够正确地解析静态图像，甚至表达了他对视力提高的快乐。这是一个非常令人欣慰的结论，为一段让我们感到非常悬念的章节画上了句号。
在随后对其他比 SK 年轻得多的患者的研究中，我们发现了对他经历的重述。在图像解析任务中遇到困难几个月后，他们开始成功地将他们的感知组织成连贯的物体。获得这项技能所需的时间似乎取决于孩子接受治疗时的年龄，年龄较小的孩子比年龄较大的孩子学习得更快。
这种改进的根本原因是什么？理论表明，运动可能扮演着“老师”的角色，训练视觉系统即使在图像静态时也能解析图像。凭借“一起移动的东西属于一起”的规则，一个人的视觉系统最终可以学会通过颜色和方向等静态属性对图像进行分组。
当然，大脑不仅仅是挑选出视觉场景的元素。它还与声音、触觉、嗅觉和味觉领域相连——通过相互模式组织创造感官全景。视觉如何与声音和其他感官联系起来，这个问题困扰了哲学家和神经科学家几个世纪。1688 年，爱尔兰科学家威廉·莫利纽克斯 (William Molyneux) 致信英国哲学家约翰·洛克 (John Locke)：“假设一个天生失明的人，现在已经成年，并且通过触摸学会了区分同一金属的立方体和球体……。假设立方体和球体被放在桌子上，并且让盲人看到：问题是，通过他的视力，在他触摸它们之前，他现在能否区分并说出哪个是球体，哪个是立方体？”
洛克将莫利纽克斯的问题收录在他 1692 年出版的著名专著《人类理解论》中。莫利纽克斯的提问凝结了一系列根本重要的问题：我们如何将不同的感官联系起来，形成对现实的统一感知？我们是否天生就拥有这种世界的心理地图，还是需要通过经验来学习？它能在晚年获得吗？洛克、乔治·贝克莱、大卫·休谟和其他经验主义者对这些思想的追求现在关系到当代神经科学的许多重要问题。
在评估普拉卡什的孩子们是否能够将视觉与其他感官联系起来时，我们有机会直接解决莫利纽克斯问题。我们在孩子们刚做完视力手术后与他们合作，让他们参加“配对样本”实验。孩子看到或触摸空白背景上的一个简单物体（样本），然后必须从视觉或触觉呈现的一对两个不同物体中选择它。
YS 的案例就是一个说明性的例子，他是一个八岁大的可爱男孩，双眼患有严重的先天性白内障。像大多数普拉卡什的孩子一样，YS 在手术后第二天感觉很舒服，并准备好与研究团队合作。
在测试中，一张中间的纸张确保 YS 看不到他的手。他会拿到一个物体（“样本”）用手触摸，然后再交回。然后他会拿起样本和另一个物体放在手中，并被要求交回前者。YS 可以毫不费力地为呈现给他的所有物体对挑选出样本。同样，在纯视觉领域，他的表现也堪称完美。然而，在关键的转移任务中，即通过视觉识别他用手触摸过的东西，他的表现直线下降。我们合作的其他四个孩子也表现出相同的结果模式。
这些发现让我们相信，莫利纽克斯的问题很可能有一个否定的答案——在视力开始后立即，触摸到视觉之间不会发生明显的的信息转移。虽然这个结果看起来很有趣，但也许还有一个更耐人寻味的补充。
当我们在一周后测试 YS 时，我们震惊地发现他在转移任务中的表现已经从不比偶然预测的好到接近完美的水平。我们跟踪的其他两个孩子也表现出类似的进步。在短短几周内，普拉卡什的孩子们开始熟练地通过视觉识别他们用触摸感觉到的物体，这表明他们具有快速学习将不同感官联系起来的潜在能力。总而言之，这些研究表明，多年的先天性失明并不能阻止在相对较晚的年龄发展出复杂的视觉能力。从科学和临床角度来看，这一认识对我们来说都是好消息。它表明，神经可塑性——例如，视觉系统适应新体验的能力——即使在童年后期或青年时期也存在，并且根据我们的经验，孩子们将从眼科手术中受益。
这一知识为继续深入研究童年后期视觉发育奠定了基础。我们与年龄从 6 岁到 20 多岁的普拉卡什参与者合作，对广泛的视觉功能进行了评估。到目前为止，这些测试的结果表明，视觉的一些关键方面，如视敏度（可以分辨多精细的视觉模式）、空间对比度（视敏度随图像对比度变化而变化）和光学稳定性，会因长时间的剥夺而受到损害。这些缺陷似乎是永久性的，因为即使在一年后，这些指标也无法达到正常水平。
然而，当我们超越这些基本测量，转向所谓的高阶视觉功能时，我们发现了获得重要技能的证据——特别是，区分图像中物体和与其他感官联系的能力。普拉卡什的孩子们在检测面部和对他们观察到的物体的空间排列进行心理推理的能力方面也表现出进步。
新景象
这些发现开始让我们了解孩子在晚年获得视力时可以和不可以实现什么。一方面，如果眼睛和用于视觉处理的大脑区域在据信持续到童年最初几年的“关键期”内没有受到密集使用，视觉功能不会不可挽回地消退。另一方面，早期的视觉体验对于高分辨率视觉等能力的正常发展无疑是重要的。
早期结果为一系列新的调查奠定了基础，其中一些调查可能与失明相去甚远。根据普拉卡什的研究，我们正在开发用于自动发现视频中视觉物体类别（例如面部）的软件。此外，我们发现儿童在视力恢复后不久整合视觉信息方面的缺陷与自闭症儿童研究报告的缺陷相似。这种初步联系现在已演变成我实验室中的一系列研究，旨在探索自闭症中感觉处理障碍的原因。
未来的旅程有望比我们迄今为止走过的地形更加令人兴奋。我们最近开始研究的一个问题是大脑结构与其功能之间的关系。我们计划使用功能性磁共振成像来观察新获得视力的孩子的大脑皮层变化，比较不同年龄开始治疗时发生的情况，以确定大脑在生命后期可以重组自身的程度。我们还可能能够确定，在手术进行得相对较晚的情况下，其他感官——例如触觉或听觉——是否可能劫持了通常为视觉处理保留的皮层区域。
普拉卡什项目面临着重大挑战，其中最重要的是扩大其外展和治疗计划，并使孩子们融入主流社会。我们应对这些挑战的计划是雄心勃勃的；我们建议从建立普拉卡什儿童中心开始——这是一个整合医疗、教育和研究的机构。它将包含一家儿科医院、一个最先进的神经科学研究中心和一个为新接受治疗的儿童提供的康复单元，以便他们能够从治疗中获得最大益处。
该项目的外展工作迄今为止已为居住在印度北部一些最贫困和最被忽视的村庄的约 40,000 名儿童提供了眼科筛查。约 450 名视力障碍儿童接受了外科护理和随访，超过 1,400 名儿童接受了药物和光学治疗。然而，鉴于问题的严重性，这仅仅是一个开始。
我的学生和我从普拉卡什项目取得的发现中获得了极大的满足感，但这项工作也从更深层次、更个人的层面上影响了我们。与我们合作的每个盲童都讲述了一个独特的艰辛和社会孤立的故事。同样独特的是每个孩子在治疗后生活发生的变化。SK 回到他的家乡州，重新燃起了实现他珍视的目标——成为一名教师的希望。JA 在 14 岁时接受了治疗，六年后的今天，他已经可以独自在德里混乱的交通中穿梭。
三个男孩的母亲，他们都患有先天性白内障，并在去年接受了治疗，不再被她的村民嘲笑为带着诅咒。两兄弟在忍受了八年多的先天性失明后，刚刚获得视力几个月，现在对搬到正常儿童学校的前景感到兴奋。
这些转变证明了合作的力量：普拉卡什项目欠科学家、临床医生、教育工作者和赞助商的债务，他们齐心协力推进临床和基础科学。当然，我个人对一个蓝色玻璃碗和曾经拥有它的非常特殊的人心存感激。