神经可塑性:为什么视觉皮层参与盲人的语言处理?

盲人使用部分视觉皮层进行语言和语义处理。视觉皮层是“模式特异性”大脑区域的典型案例，在健康和未被剥夺视力的个体中专门用于视觉感知过程。为什么它要把盲人的功能转向更高层次的认知，尤其是语言和意义?柏林自由大学(Freie Universität Berlin)大脑语言实验室的研究人员通过对大规模大脑系统的计算机模拟，证明了一套作用于特定神经解剖结构中的生物机制如何足以为视觉剥夺引起的语言皮层重组提供直接和直接的解释。该研究结果发表在最近一期的杂志上科学报告．

与视力正常的人相比，盲人表现出相对较强的初级视觉区(V1)的激活枕叶皮质区前额叶是位于脑后的一个区域，在产生动词以及听单词和句子时活动。为什么视觉系统在功能上被用于语言处理，以及人类大脑的这种功能重组是如何在神经细胞和神经元回路的水平上出现的，这些问题还没有被完全理解。

生物约束网络模型通过学习单词形式与这些单词通常用来谈论的对象和动作之间的语义关系，实现人类皮层大部分区域的神经生理功能、解剖结构和连通性，来模拟单词的含义习得。模拟是在“未剥夺健康”模型中进行的，其中有视觉输入，关键是，也有“剥夺”模型，其中视觉输入被删除，但其他类型的输入仍然存在。

作为神经生理学习机制的结果，单词相关的神经元回路在不同的皮层区域自发地出现，但只有在视觉剥夺的情况下神经回路生长并延伸到视觉皮层适用于所有测试的语义词类型(特别是那些带有与动作相关含义的词)。相比之下，“未剥夺”模型只允许表示视觉实体的单词向视觉领域发展。在文字识别过程中，与有视力的模型相比，“盲模型”中视觉区域的额外神经招募也导致了更持久的神经尖峰活动。这就解释了为什么盲人比正常人有更好的工作记忆。

作者认为，有两种生物学机制可以解释盲人视觉皮层为语言处理而进行的招募:所谓的“杜尔萨特-拜恩斯托克”扩张，即视觉的自然倾向神经元电路基于…的相关性而增长神经活动在健康的情况下，这对于防止神经元回路过度扩张至关重要。

这些计算机模拟结果为在正常和视觉剥夺条件下人类大脑中语言和语义知识的表现提供了关键的见解。由此产生的对视觉和语言机制重组的新见解可能指导研究人员开发和改进语言、知觉和高级认知的神经康复方法。