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人类大脑功能区并非一成不变

2014-06-15
人类大脑功能区
人类大脑功能区并非一成不变

孙学军论坛元老发表于 2011-4-26
10年前在武汉物理与数学研究所所做postdoc期间就做了这个研究,当时主要觉得功能MRI主要是研究正常脑功能,将来应该更多关注异常的脑功能,或者正常与异常之间的状态。这个研究过去曾经采用pet做过,但由于Pet对患者是有损伤的检测手段,不适合大量采用。而fMRI属于无创伤检测技术,适合大量采用。当时为做这个研究,曾到武汉盲人学校求过校长,结果校长并没有兴趣,有几个盲学校的学生对这个研究非常有兴趣,就开展几个试验,检测在武汉大学医学院中南医院MRI室开展的,由于当时的研究技术也不太成熟,并没有开展大量研究。十分遗憾。不过现在看到这个报道,仍十分欣慰,说明当时自己选择的研究方向是没有问题的。

先天盲人的部分视觉皮层可以处理语言


早起沏上一杯浓香咖啡,满屋飘香,让你的心情相当愉快。然而这时突然传来的一声汽车长笛,却又确实可以起到“一鸣惊人”的效果。不过,这些不同的刺激都会输入到大脑的相应区域来分析处理。咖啡浓香由嗅觉皮层专职,而一声长笛则是听觉皮层负责。科学研究证明,大脑特定功能源于大脑的某一区域,因此大脑被划分为不同的功能区域,如感觉区、记忆区、语言区、识字区和运动区等。无疑,大脑分工是由基因预先确定的。然而,越来越多的证据表明,大脑的功能区并不是一成不变的,有时它们也会不顾其基因决定,接管一些本不由其负责的功能。

1996年一项针对盲人早年生活的研究发现,视觉皮层可以拥有读盲文这一非视觉功能,这一发现具有里程碑意义。据美国物理学家组织网近日报道,麻省理工学院的神经科学家研究表明,先天盲人的部分视觉皮层可以处理语言。这一发现表明,视觉皮层可以显著地改变其功能,从处理视觉的功能转变为处理语言,这也推翻了语言处理只能出现在由基因编码的高度专业化的大脑功能区的看法。该研究发表在近日出版的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。

脑功能的灵活性

一个多世纪以来,神经学家已经了解到,人类的语言中枢分为布洛卡中心和韦尼克中心,负责产生和理解语言。这些区域被认为具有内在属性,其特定的细胞及其与大脑其他功能区的连接关系使得它们特别适合处理语言。当布洛卡中心损伤时,人仍然能说出有意义的语句,但不符合语法规则;如果损伤了韦尼克中心,人能说出近于正确的语句,但毫无意义。

感觉区内也有负责视觉和听觉功能的处理中心。不过,大脑在分配功能时似乎还有一定的灵活性。此前对动物的研究表明,大脑感觉区可以处理来自不同器官的信息。如果在生命早期实施手术,比如将眼睛与大脑听觉皮层连接,听觉皮层区域将处理图像而不是声音。

到目前为止,还没有证据表明大脑语言中枢具有同样的灵活性。此前,对先天性盲人的研究显示,在执行阅读盲文等语言任务时,左侧视觉皮层有活跃迹象,但这却无法证明这是一种完全正式的语言处理功能。

麻省理工学院脑认知科学系博士后玛丽娜·贝德尼及其同事开始着手调查盲人的大脑视觉区是否能参与处理句子结构和进行语义分析等复杂的语言任务。研究人员利用功能性磁共振成像技术在盲人执行语句理解任务时对其进行扫描。研究人员推测,如果视觉皮层拥有语言处理能力,那么在接触语言信息时,将会表现出如布洛卡中心和韦尼克中心等经典大脑语言区的相同敏感性。

结果他们发现,大脑视觉区对句子结构和词义表现敏感。这表明,大脑功能的分区并不十分严格。贝德尼特别指出,这一研究并不意味在处理语言时人类大脑不需要布洛卡区和韦尼克区,也没有证明视觉皮层可以处理任何语言现象,而只是表明大脑某些其他部位也可以参与语言处理。

大脑功能重新分配

研究人员还有一个很大的疑团有待解决,那就是在先天性盲人语言中枢发挥正常功能的条件下,为什么视觉皮层会参与语言处理。贝德尼认为,这可能是大脑发育过程中一种自然的任务重新分配的结果。在大脑的发育过程中,各区域的功能逐渐确定,而先天性盲人的视觉皮层由于没有获得其典型的视觉功能,导致其视觉皮层竞争其他功能。

结合其他相关研究表明,视觉皮层的不同部位在发育过程中获得了不同的功能,左视觉区的一部分(包括左初级视觉皮层)获得了语言处理功能。研究人员推测,这种大脑功能的重新分配将使盲人在处理语言方面产生优势。他们将在后续工作中研究盲人是否在分析复杂句子或进行语言测试时占有优势,以及研究视觉皮层在语言处理中的精确作用,并研究盲童的视觉皮层会在发育的哪个阶段开始产生处理语言的能力。(来源:科技日报 何屹)

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