感覺具有適應力:《眼見為憑》選摘(3)

2021-06-03 04:50

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最後的實驗最為重要,因為這個實驗直接確認了視覺發育過程中突觸可塑性(synaptic plasticity)。這些實驗由現在分別任職於加州大學舊金山分校的麥克.史崔克(Michael Stryker)與史丹佛大學的卡拉.夏茲(Carla Shatz),和學生共同完成的。在這些實驗中,他們研究的是外側膝狀核。

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外側膝狀核的某一部分會接收一隻眼睛來的訊息,另一部分則專門接收另一個眼睛的訊息。但是在我們剛出生的時候,外側膝狀核並不是這樣子的。正常的嬰兒,兩隻眼睛伸出的軸突會廣泛分布在外側膝狀核中,一開始並沒有左右眼之分。是兩眼伸過來的軸突活動模式不同才造成區分。在出生之前這些軸突就有活動了:產生連波訊號(bursts),像是汽車不動時沒有熄火的引擎。這些訊號是同步的,每次只有一隻眼睛傳過來,下次換另一隻眼睛。

這種狀況讓一種重要的可塑性得以出現,也是機械學習方式的前身。赫柏認為,一群神經元如果同時興奮,彼此之間的連接便會增強。當某個眼睛的許多軸突同時發送訊息到外側膝狀核的目標細胞,軸突和這些細胞之間的突觸會強化,強過這些細胞和另外一個眼睛軸突之間的突觸。原本到處分布的軸突慢慢集中目標,有一群外側膝狀核的神經元變得專門對右眼的輸入資訊起反應,而其他的則和來自左眼的資訊起反應。到最後,在外側膝狀核形成的視網膜圖譜一如所料地變得更為鮮明,因為持續受到活化的突觸強化了這些訊息。史崔克為了確認這個想法,使用藥物阻礙了來自一隻眼睛的活動,這種讓圖譜鮮明的過程就不會發生。

這些發現都指出感覺系統的組織具有可塑性。但是對於正常狀況下的人類有多重要?如果我們冒險去追根究柢,讓人在成長過程中都沒有視力會如何?

《眼見為憑》立體書封。(時報出版)
眼見為憑》立體書封。(時報出版)

*作者理查.馬斯蘭(Richard Masland, 1942-2019)為哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授(David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology)與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)研究主任多年。本文取自時報出版新書《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》。

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