大脑瞬间适应并补偿缺失的信息

当一个人的部分视觉受到干扰时,他们会在几秒钟内开始以不同的方式看待世界。研究人员认为,这可能证明大脑会重新路由关键信息,而不是建立新的通路。

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人类大脑长期以来就被认为能够感知不存在的事物——从幻肢混沌中的模式。但是,麻省理工学院 (M.I.T.) 的一项新研究首次表明,当正常感知受到干扰时,大脑惊人地迅速地扭曲现实。《神经科学杂志》昨日发表了这项研究结果,The Journal of Neuroscience

2007 年的一项案例研究发现,一名中风患者在失去左上方视野的光路后,出现了视觉扭曲。患者的大脑显然在努力补偿这种损失,但这样做时,在左下方视野中看到的事物似乎被垂直拉伸到空白区域。例如,一个正方形会看起来像一个高高的长方形。功能性磁共振成像 (fMRI) 显示,大脑中被剥夺信息的部分正在接收来自相邻区域的信息。

但研究人员想知道,大脑在丢失光路后多久开始尝试补偿,以及大脑是如何尝试补偿丢失的通路。

除了满足单纯的好奇心之外,时间因素还可以帮助他们确定变化是如何发生的:是在视觉皮层中建立新的通路,还是利用现有的但处于休眠状态的通路?

Daniel Dilks,麻省理工学院 Kanwisher 实验室的博士后研究员,也是 2007 年案例研究和本文的作者之一,他说,因为他直到中风后六个月才开始与患者合作,所以他不知道大脑中的变化是什么时候发生的。

他说,在动物实验中,光路会被物理切断以研究这一过程,但即使在这些研究中,也必须留出时间进行愈合过程,而这段时间可能正是研究工作机制的宝贵证据。他想找到一种更快地在人体上进行测试的方法,因此他决定利用人们自然产生的盲点

在一系列实验中,Dilks 和他的团队在视力正常的志愿者的左眼上贴上粘性眼罩,并让他们用右眼观看一系列形状(右眼盲点通常由来自左眼的信息填充,反之亦然)。研究人员发现,与中风患者一样,志愿者感觉到正方形向他们的盲点延伸,变成长方形。而且,也许更重要的是,他们发现这种变化几乎是瞬间发生的——不像 Dilks 假设的那样在几周或几小时内发生。

他说:“我惊呆了”,因为他发现志愿者报告看到长方形的速度与研究人员记录的速度一样快:两秒钟。

这种速度超过了任何其他已记录的感知扭曲(称为“牵涉感觉”)。Dilks 指出,幻肢的错觉已在截肢后约 24 小时内被记录下来,而其他感官(如听觉)的类似案例尚待研究。

他解释说,这种惊人的速度“最符合某种功能性变化,而不是物理性变化”。结果表明,存在已经存在的潜在无声连接。他指出,大脑必须是灵活的,才能接收来自外部世界不断变化的信息。“我认为[这项发现]真正关乎视觉系统如何处理输入的极端变化。”

一种称为“填充”的类似现象已经为人所知一段时间了。当另一只眼睛被遮盖时,如果大脑“填充”了人眼盲点中缺失的信息,就会发生这种情况。如果断线落在盲点中,则断线的视错觉可以变成连续的。但研究人员尚不确定这两种现象是否出于完全相同的原因发生。

然而,他们确实知道,这些发现将有助于揭示成年大脑的灵活性。“我们的研究结果突出了即使在成年后,大脑也具有惊人的适应能力,能够适应体验中每时每刻的变化,”Dilks 和他的同事在论文中总结道。

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