Một người không có vỏ não thị giác có thể kết nối âm thanh và kích thích thị giác • Svetlana Yastrebova • Tin tức khoa học về “Yếu tố” • Thần kinh học

Một người không có vỏ não thị giác có thể kết nối âm thanh và kích thích thị giác.

Hình 1. Cách truyền thông tin thị giác trong não. Th (thalamus) – thalamus; V1 (hình ảnh 1) – vỏ não hình ảnh chính; SC (colliculus cấp trên) – một trong hai đỉnh trên của tứ giác; Pulv (pulvinar) – gối; LGN (hạt nhân dạng hạt bên) – thân khớp nối bên. Con số này cũng cho thấy các tuyến đường thông khí và lưng lưng trong vỏ não; chúng được mô tả chi tiết hơn trong tin tức Bộ não sắp xếp hình ảnh trực quan theo một cách khác với suy nghĩ trước đây (Yếu tố), ngày 23/8/2013. Ảnh từ N. Diederich và cộng sự, 2014. Bệnh nhân bị bệnh Parkinson có bị mù mắt không?

Vỏ của bán cầu não (neocortex) là cần thiết để thiết lập các liên kết giữa thông tin đến qua các giác quan. Trong neocortex, hình ảnh của các đối tượng được thêm vào (ví dụ, chuối không chỉ màu vàng, mà còn mịn), và nhờ vào anh ta rằng con chó của Pavlov có thể hiểu rằng thức ăn không tự xuất hiện mà chỉ sau khi bật bóng đèn. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới của bệnh nhân thần kinh cho thấy rằng việc học liên kết là có thể mà không có sự tham gia của vỏ não. Do đó, một người đã mất vỏ não thị giác có thể thiết lập mối liên hệ giữa vòng tròn màu và kích thước nhất định và âm thanh của một sân và âm lượng nhất định – và điều này bất chấp thực tế là anh ta không nhận thức được màu sắc, kích thước và hình dạng của vật thể.

Hiện tượng mù giả, hoặc mù lòa (xemBlindsight), được biết đến trong nhiều thập kỷ. Và trong những năm gần đây, cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng của Peter Watts, chuyên gia về sinh vật biển (xem “Blindsight”, “False blindness”) đã đóng góp rất nhiều vào việc quảng bá mắt mù, nhưng công việc của vỏ não hình ảnh chính của bán cầu lớn bị suy yếu. Do đó, những người như vậy không phân biệt được màu sắc và hình dạng của vật thể, và cũng không hiểu liệu các vật thể này có đang chuyển động hay không. Tuy nhiên, người mù có thể di chuyển một cách độc lập, bỏ qua các chướng ngại vật và có thể mô tả đối tượng trước mặt họ. Và mặc dù các đối tượng tuyên bố rằng họ không thấy bất kỳ đối tượng nào, nhưng chỉ đoán các đặc điểm của nó, tỷ lệ phần trăm câu trả lời đúng là cao hơn nhiều so với việc đoán ngẫu nhiên.

Việc làm mù có thể xảy ra do "tính toán song song" mà bộ não tạo ra trên thông tin thị giác đến từ võng mạc. Như chúng ta nhớ, trong võng mạc có một lớp tiếp nhận ánh sáng của các thụ thể thị giác – que và hình nón. Các thanh cho phép bạn nhìn thấy vào lúc hoàng hôn, nhưng chúng cho độ chính xác hình ảnh thấp hơn hình nón. Hình nón, ngược lại, chỉ hoạt động với ánh sáng đủ sáng, nhưng cho phép chúng ta phân biệt màu sắc và chi tiết nhỏ hơn của hình ảnh.Thông tin từ que và nón đi qua một số lớp tế bào võng mạc khác và được xử lý một chút trong chúng, nhưng đối với tường thuật hiện tại thì điều này không cần thiết. Điều quan trọng là ở lối ra của võng mạc (lat võng mạc) đường dẫn dữ liệu từ các que và nón khác nhau phân tán. Hầu hết trong số họ kết thúc trong cái gọi là con đường retino-geniculo-striatum, CGS (Hình 1). Tỷ lệ các sợi thần kinh thị giác của sư tử đi đến các cơ quan khớp của vùng đồi (LKT, hoặc LGN bằng tiếng Anh). Trong tiếng Latin, đầu gối là geniculum, do đó gốc "genikulo" trong tên của con đường. Từ các cơ quan vặn bên, các tín hiệu đi vào các vùng chẩm của vỏ não, vào vỏ não thị giác chính (V1).

Vỏ não trực quan chính (hoặc trường 17 trong phân loại Brodmann) trông sọc ở các phần dưới kính hiển vi ánh sáng (Hình 2). Dải Latin là stria, và do đó vỏ não hình ảnh chính thường được gọi là dấu ngoặc kép (lat vỏ não). (Vỏ não bất hợp pháp không nên bị nhầm lẫn với vân: cái sau nằm dưới vỏ của bán cầu lớn và thực hiện vai trò hoàn toàn khác – nó điều khiển chuyển động.) hình ảnh.Thông tin thêm đi vào vỏ não hình ảnh thứ cấp (các trường 18 và 19), các nơron trong đó “bắt” các dấu hiệu phức tạp hơn. Cuối cùng, dữ liệu đi vào các thùy đỉnh hoặc thùy thái dương. Có những khu vực liên kết của vỏ não, nơi các hình ảnh chính thức của các vật thể đã hình thành

Hình 2 Vỏ não hình ảnh (sơ sinh) trên các phần dưới kính hiển vi ánh sáng. Thuốc nhuộm màu tím sơn soma (cơ thể) của tế bào thần kinh. Trong lớp 4, một dải tối hơn của Gennari (Stria of Gennari) – một chùm các sợi myelin – có thể nhìn thấy rõ ràng – nhờ đó vỏ não hình ảnh chính có tên thứ hai của nó – mang tính phi thường (giả). Hình ảnh từ Encyclopedia of Neuroscience, chương của các hàm Cortex Striate

Đó là số phận của hầu hết mọi thông tin mà võng mạc mang lại cho chúng ta. Nhưng có một con đường thay thế. Nó được gọi là extragenicular, vì nó không đi qua các phần khớp nối ngang của vùng đồi (Hình 1). Một phần của sợi thần kinh thị giác kết thúc ở các đồi trên, hoặc trong các cao cấp dvuhlium (Superior colliculus, SC), quadratures của midbrain – cấu trúc cũng chuyên về xử lý thông tin thị giác. Các đồi thấp hơn của tứ giác có trách nhiệm xử lý các kích thích âm thanh.

Phân tích dữ liệu từ võng mạc trong các ống trên đi nhanh chóng, nhưng vô thức. Công việc của họ làm cho nó có thể thoát khỏi sự nguy hiểm sắp tới ngay cả trước khi sinh vật đã nhận ra rằng một cái gì đó đe dọa nó. (Một ví dụ hài hước về phản ứng phòng thủ được cung cấp bởi các vết sưng trên đã được chứng minh bởi cựu Tổng thống Mỹ George W. Bush, khi một nhà báo Iraq đột nhiên bắt đầu ném giày vào anh ta tại một cuộc họp báo.) Từ các cuống tứ giác trên, thông tin đi vào gối (hạt nhân đồi đôi ghép nối, xem hạt nhân Pulvinar) , và từ đó đến vỏ não, nhưng không phải đến tiểu học, mà là đến lớp thứ cấp (Hình 3).

Hình 3 Sơ đồ hai cách chính để truyền thông tin thị giác trong não

Nó là con đường trực quan mở rộng được bảo tồn trong một bệnh nhân bất thường, mà các nhà khoa học Hà Lan và Thụy Sĩ đã làm việc, người nghiên cứu hiện tượng mù. Một người đàn ông 56 tuổi hoàn toàn mất vỏ não chẩm của mình ở cả hai bán cầu do hai cơn đột quỵ xảy ra trong khoảng thời gian 6 tuần. Điều này được nhìn thấy rõ ràng trong hình ảnh MRI (Hình 4).

Hình 4 Hình ảnh của não của thử nghiệm, thu được bằng cách sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ (xem mặt, lưng và trên). Từ bài viết đang được thảo luận trong Biên giới trong khoa học thần kinh của con người

Vì đối tượng không có vỏ não chẩm, anh ta không có vỏ não hình ảnh chính. Điều này có nghĩa là con đường trực quan retino-geniculo-striatal cũng bị gián đoạn. Một bài kiểm tra mắt xác nhận điều này: ông không thể mô tả một trong hai hình thức, hoặc màu sắc, hoặc kích thước của các đối tượng đã được hiển thị cho anh ta, hoặc hướng chuyển động của họ. Nhưng bằng cách nào đó anh ta phân biệt khuôn mặt của mọi người và có thể tự mình di chuyển mà không chạm vào các vật thể.

Vậy tại sao cần phải "thử nghiệm" một bệnh nhân vô danh, nếu hiện tượng mù giả không còn là tin tức nữa? Và đó là vấn đề. Sau một số thí nghiệm trên động vật (xem M. Jay, D. Sparks, 1984. Người ta gợi ý rằng sự hình thành các mối liên hệ giữa kích thích âm thanh và thị giác có thể xảy ra mà không có kích thích võng mạc). con đường trực quan geniculo-striatal. Nói cách khác, nó không phải là cần thiết để nhận thức một cách có ý thức hình ảnh trực quan của một đối tượng để kết hợp nó với một tín hiệu âm thanh. Rõ ràng, kích thích mắt và tai lần đầu tiên gặp phải không phải trong các khu vực kết hợp của vỏ não, nhưng trong mô hình tứ giác (xem M. Meredith, B. Stein, 1986. Tích hợp thị giác, thính giác và somaticsensory) . Đó là, trong một số trường hợp, học tập kết hợp có thể làm mà không có neocortex, và đây là tin tức.

Tuy nhiên, cho đến gần đây, các thí nghiệm về dạy người mù liên kết một kích thích thị giác với một kích thích âm thanh chỉ được tiến hành trên động vật, và không ai biết làm thế nào một người đang làm. Và sau đó một tình nguyện viên xuất hiện, người không có vỏ não thị giác chính, nhưng có những cọng trên của tứ giác. Nó vẫn chỉ để phát triển trong anh ta sự kết hợp của một âm thanh cụ thể, mà đối tượng rõ ràng nghe thấy, với một vật thể cụ thể, mà anh ta không thể nhận thức một cách có ý thức.

Chúng tôi đã làm như sau (Hình 5). Chủ thể được đặt cách màn hình xám 25 cm, ở giữa vòng tròn màu đỏ đã xuất hiện trong một giây. Trong cùng một giây, một người nghe thấy âm thanh của 500 Hertz qua tai nghe. Đồng thời, âm lượng âm thanh tăng đều từ 35 decibel (mức ồn nền trong phòng) lên 80 decibel (khối lượng của máy hút bụi mạnh mẽ). Thí nghiệm này được lặp lại 270 lần (họ cũng nói rằng “270 bài thuyết trình đã được chi tiêu”). Trong 2/3 trường hợp ở giữa một giây, âm lượng của âm thanh tăng mạnh (lên tới 80 decibel) bằng 10 mili giây, và sau đó trở về giá trị của nó cho đến khi nhảy vọt và tiếp tục tăng dần. Nhiệm vụ của đối tượng thử nghiệm là dự đoán sự gia tăng mạnh về khối lượng – tức là, nhấn nút càng sớm càng tốt nếu anh ta nghĩrằng khối lượng sắp nhảy đến mức tối đa.

Hình 5 Đề án thử nghiệm. Trong mỗi cặp hình ảnh ở đầu – thay đổi kích thước của vòng tròn màu đỏ, xuống dưới – tăng âm lượng. Ở bên phảibên trái Số lượng nội dung gửi của một loại được chỉ định. Đường chấm chấm sự xuất hiện của một vòng tròn có kích thước tối đa, trùng với thời gian với sự gia tăng mạnh về âm lượng của âm thanh đến mức tối đa, được ghi nhận. Hình ảnh từ bài viết trong thảo luận Biên giới trong khoa học thần kinh của con người

Để làm điều này, chỉ được hướng dẫn bởi thông tin thính giác, là không thể. Mũi có kích thước của một vòng tròn màu đỏ trên màn hình. Nó có thể tăng hoặc giảm trong cùng một giây. Mức giảm xảy ra gấp 2 lần so với mức tăng. Ngoài ra, tại thời điểm nhảy mạnh về khối lượng, vòng tròn 10 mili giây trở thành kích thước tối đa, và sau đó, giống như âm thanh, được trả về giá trị “trước khi lắc”. Vì vậy, đối tượng cần phải có một hiệp hội: một khi vòng tròn bị giảm, khối lượng có thể sẽ tăng nhanh chóng. Sự hình thành mối quan hệ nhân quả này trong não của chủ thể sẽ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của anh ta. Đây là những gì đã xảy ra.Hơn và hơn nữa, "nhìn thấy" một giảm trong vòng tròn (gợi ý), với một bài thuyết trình tương tự, người dần dần nhấn nút nhanh hơn và nhanh hơn. Nếu bệnh nhân "nhìn thấy" sự gia tăng trong vòng tròn (không có dấu nhắc), anh ta không vội vàng đưa ra một tín hiệu. Trong những trường hợp như vậy, thời gian phản ứng của anh ấy cũng giảm từ thuyết trình sang thuyết trình (tôi không muốn chờ đợi nhảy vọt), nhưng không quá nhiều.

Một đặc điểm thú vị khác: về mặt nguyên tắc, người mù không nhận thức được các vật tím (xem S. Leh và cộng sự, 2006. Không có đầu vào S-cone trong mù mắt sau phẫu thuật cắt bỏ hemispherectomy). Thông tin từ các hình nón nhận biết ánh sáng với bước sóng ngắn (420 nm, bước sóng tím) không đi vào các đồi trên của tứ giác. Vì vậy, thử nghiệm được mô tả ở trên được lặp lại bằng vòng tròn màu tím. Trong trường hợp này, gợi ý không hoạt động: sự sụt giảm trong vòng tròn màu tím, điều này cho thấy khả năng nhảy khối lượng, hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của đối tượng (Hình 6). Nó giảm tương đương với bất kỳ sự thay đổi nào của vòng tròn màu tím, vì chủ thể không nhận thấy hình ảnh ngay cả “ở mức tiềm thức”.

Hình 6 Biểu đồ cho biết thời gian phản ứng trong các thử nghiệm có vòng tròn màu đỏ (thử nghiệm 1) và vòng tròn màu tím (thử nghiệm 2) đã giảm xuống như thế nào.Có thể thấy rằng trong thử nghiệm 2, thời gian phản ứng trên bản trình bày mà không có gợi ý được giảm theo cách tương tự như với gợi ý. Từ bài viết đang được thảo luận trong Biên giới trong khoa học thần kinh của con người

Vì vậy, một người không có vỏ não hình ảnh chính có thể hình thành các mối liên hệ giữa các âm thanh và các đặc tính của các đối tượng hiển thị. Tuy nhiên, các đối tượng này được nhận biết bởi các đồi trên của tứ giác, và các cấu trúc này có khả năng hạn chế (đặc biệt, chúng không cho phép phân tích các đối tượng phản chiếu ánh sáng của các bước sóng ngắn (khoảng 420 nm), có nghĩa là, màu tím). Nhưng điều chính là không chỉ có một số kỹ năng “trực quan” còn lại với người khiếm thị, mà còn là khả năng học hỏi những điều mới nhờ vào những kỹ năng này.

Nguồn: Mehrdad Seirafi, Peter De Weerd, Alan J. Pegna và Beatrice de Gelder. Nghe nhìn mù: Học tập nghe nhìn trong tiểu học Visual Cortex // Biên giới trong khoa học thần kinh của con người. 2015. V. 9. P. 686.

Svetlana Yastrebova


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: