揭示盲人“视觉”背后的大脑机制

有些人失去了视力，但他们仍然“看得见”。这种现象是一种生动的视觉幻觉，以瑞士医生CharlesBonnet的名字命名，他在1769年描述了他完全失明的祖父如何经历对人、动物和物体的生动、细致的视觉。Weizmann科学研究所的科学家对视力丧失者出现的Charles Bonnet综合症进行了研究。最近发表在《大脑》杂志上的研究结果表明，大脑视觉中心的正常、自发活动可以触发盲人的视觉幻觉。

该研究所神经生物学系的Rafi Malach教授和他的团队成员研究了大脑中自发的“静止状态”波动现象。这些神秘的缓慢波动，发生在整个大脑，远低于意识阈值。尽管对这些自发波动进行了大量的研究，但它们的作用在很大程度上仍然未知。研究小组假设这些波动是自发行为的基础。然而，以科学的方式调查真正自发的行为通常很难，原因有二：首先，指导人们自发地行为通常会扼杀自发性。其次，很难将大脑的自发性波动与其他任务相关的大脑活动区分开。问题是：他们如何能把一个真正自发的行为分离出来，从而测试自发的大脑活动的作用?

经历Charles Bonnet视觉幻觉的个人为该小组提供了一个难得的机会来研究其假设。这是因为在Charles Bonnet综合症中，幻觉是随机出现的，以一种真正的无提示的方式出现，大脑的视觉中心不处理外界刺激（因为这些人是盲人），因此被自发激活。伦敦大学学院的博士后研究员、Malach实验室的前研究学生Avital Hahamy博士领导了一项研究，揭示了这些幻觉与自发性大脑活动之间的关系。

研究人员首先邀请了五位失明并偶尔出现清晰幻觉的人到他们的实验室。当这些参与者描述他们的幻觉发生时，用功能性磁共振成像（Functional magnetic resonance imaging，fMRI ）扫描他们的大脑活动。然后，科学家根据参与者的口头描述制作了电影，展示给视力正常的对照组，并用fMRI扫描其大脑活动。第二个对照组由没有视觉幻觉的盲人组成，他们被要求想象类似的视觉图像并接受扫描。

这三组人——幻觉组、观看电影组和在脑海中创造画面的组，大脑中相同的视觉区域都处于活跃状态。但研究人员注意到，这些组之间的神经活动时间有所不同。观看电影组的参与者和想象图像组的参与者中，神经活动都是根据视觉输入或任务中设定的指令进行的。但是，在患有Charles Bonnet综合症的人群中，科学家们观察到一种逐渐增加的活动波，让人想起缓慢的自发波动，这种波动出现在幻觉出现之前。换句话说，幻觉不是外部刺激的结果(例如，感觉图像或想象特定事物的指令)，它们是由缓慢的、自发的大脑活动波动在内部引起的。

Malach说：“当我们看到外部世界时，当我们想象世界时，当我们产生幻觉时，可能当我们做梦时，视觉系统也会同样的活跃。这也证明了视觉系统的创造力，以及大脑自发活动对非预期和创造性行为的贡献。”

除了这项工作的科学价值之外，Hahamy希望它能提高人们对Charles Bonnet综合症的认识，这种综合症会让那些经历过它的人感到恐惧。“这些人可能对他们的视觉幻觉保密，甚至对医生和家人保密。我们希望他们明白，这些视觉是健康大脑的自然产物，在健康大脑中，视觉中心保持完整，即使眼睛已经停止向他们发送感官输入。” 她说。

参与这项研究的还有瑞士洛桑大学医院Malach实验室的Meytal Wilf博士；耶路撒冷哈达萨-希伯来大学医学中心和匹兹堡大学医学中心眼科的Boris Rosin博士；宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学的MarleneBehrmann教授。

本文编译自：https://www.sciencedaily.com

来源：Weizmann Institute of Science

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