感覺具有適應力:《眼見為憑》選摘(3)

2021-06-03 04:50

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之前提到休伯爾和維瑟爾發現了視覺皮質的影像處理過程,他們在動物中重複這些實驗,發現到了懶惰眼的成因:在幼年的一段關鍵時期,把視網膜輸出和中央神經系統連接起來的突觸具有可塑性。如果皮質中的神經元從某隻眼睛接收到大量資訊,而沒有從另一隻眼睛得到,那麼來自前一個眼睛的軸突會抓住皮質神經元的所有注意,相關的突觸都留給那個眼睛了,結果是第二個眼睛雖然也具有功能,但是卻沒有皮質神經元與之連結。

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斜視的情況更為複雜。在一般的狀況下,兩個眼睛的影像幾乎是相同的,在影像中同一個點會刺激同一群皮質神經元。休伯爾和維瑟爾讓年幼的動物戴上一個稜鏡,以人工的方式造成動物的斜視,這樣來自兩個眼睛的影像就不會好好地匯流到同一個腦中部位。如果眼睛所看的方向不同,視線並不是平行的,那麼視野中央並不相同,也就無法形成單一個皮層圖(cortical map)。事實上這樣的人看到的是兩個不同影像。在斜視的狀況下,腦部面臨了一個問題:來自兩個眼睛的影像彼此衝突,這時腦部得選擇其中某一個眼睛傳來的影像,和另一個眼睛之間的連結因此受到了壓制,一開始是暫時的,後來就變成永久的,使得就功能來說,那個眼睛就等於盲了。

眼睛(PublicDomainPictures@pixabay)
在一般的狀況下,視覺皮質會有視網膜的「圖譜」。(PublicDomainPictures@pixabay)

有一個聰明的實驗找出了皮質對於視覺刺激反應的另一種重新組織的方式。在一般的狀況下,視覺皮質會有視網膜的「圖譜」。皮質表面因為有皺褶而扭曲,但是你可以直接看到在視網膜上相鄰的點,投射到視覺皮質上相鄰的點,在皮質上面組成了視覺影像的圖譜。在這個由洛克斐勒大學的查爾斯.吉爾伯特(Charles Gilbert)主持的實驗中,研究人員簡單利用雷射在猴子的視網膜上造成一個小洞,接著記錄視覺皮質的活動。最開始,皮質圖中出現了一個洞,位置就相對於視網膜上的洞。過了一陣子,視網膜周圍區域靠過來填補了那個空了的皮質區域:視網膜中,那個洞周邊的區域傳訊給皮質中原本對著視網膜有洞區域的細胞。

這並不代表視網膜受損區域的視覺恢復了。如果你的視網膜出現損傷,你會看不到受損區域的影像,那個區域是盲點。腦部不會自行補償視網膜空洞部位的影像,而是視網膜受損部位周圍的區域會「擁有」比之前更多的皮質神經元,有人推測這會讓那些區域的功能增強。就我所知,這個推測還沒有經過測試,但至少那些區域連結到的神經元應該會更多,也可能比較禁得住之後發生的損傷。

這種現象的解釋方式之一,是認為屬於自然現象:那個皮質區域就不會懶惰無事了。如果皮質中的某個區域不再接受到原本接收刺激部位來的訊息,便不會活動,如此就浪費了。所以過一陣子這個區域的皮質就接受來自其他沒有受損部位的訊息。你可以想得到這種機制能夠應對小型中風(神經病理學家告訴我,每個人在一生當中,會發生這種少許腦部組織損傷的事件)。如果你的皮質有很小的一塊因為一根小血管的影響而中風,所需養分來自於這條小血管的腦區會死亡,那些本來在接收訊息的區域由於中風的關係就完全不活動了。腦中的皮質很珍貴,浪費了可惜。這時腦部會讓周圍的部位接收資訊,好盡力彌補損傷。

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