Человеческий мозг обладает удивительной творческой пластичностью, позволяя создавать захватывающие дух произведения искусства, такие как «Звездная ночь» и Большой адронный коллайдер, раскрывающие различные грани реальности, включая атомное ядро неона-20 в форме кегли. Мозг также обладает физической пластичностью, проявляя способность изменять свои нейронные связи, типы клеток и сигнальные пути.

Эти изменения могут быть вызваны неврологическими заболеваниями, пока еще неизбежными последствиями старения. Пластичность мозга может также возникать в ответ на сенсорный опыт. Например, в ряде научных работ описаны изменения в мозге и улучшение зрительных способностей у глухих и слабослышащих людей.

Новое исследование с использованием методов нейровизуализации предполагает, что взрослые, страдающие глубокой глухотой с раннего детства, направляют относительно большую часть своей ранней зрительной системы на дальние края поля зрения.

В своей статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, группа психологов и нейробиологов из Великобритании показала, что эта «реорганизация» происходит на удивление рано в зрительном пути, еще до того, как сигналы достигают главного зрительного центра мозга.

Эти последствия могут иметь важное значение для выявления потенциальных опасностей.

«Без звуковых сигналов глухие люди используют зрение как „систему раннего предупреждения“ о событиях, происходящих на периферии мозга», — говорят исследователи. «Действительно, глухие и слабослышащие взрослые демонстрируют превосходные результаты в периферийных задачах, связанных с обнаружением или вниманием к кратковременным или движущимся объектам».

Исследователи набрали 16 взрослых участников с ранней, глубокой глухотой и 16 слышащих людей того же возраста для контрольной группы.

Для анализа нейронной структуры они использовали структурную магнитно-резонансную томографию (МРТ), а для ретинотопического картирования — функциональную МРТ. Этот метод позволяет определить, какие области мозга реагируют на различные участки зрительного поля человека.

Исследователи сосредоточили внимание на двух ключевых областях. К ним относится латеральное коленчатое ядро (ЛКЯ) таламуса, которое функционирует как релейная станция для визуальной информации, поступающей от сетчатки после прохождения через зрительный нерв.

Латеральное коленчатое ядро (ЛКЯ) проецирует сигналы в первичную зрительную кору (V1), основную область обработки визуальной информации в задней части головного мозга.

Целью исследователей было сопоставление активности мозга с реальными полями зрения отдельных людей и сравнение различий между двумя группами.

Они сделали это, рассчитав долю активных вокселей (3D-блоков МРТ, представляющих небольшие объемы мозговой ткани) в поле зрения человека, разделив это поле на «зоны» эксцентричности — концентрические срезы зрения, удаляющиеся от центрального фокуса.

Затем они связали активность мозга с этими участками зрительного поля, чтобы проанализировать взаимосвязь между тканями мозга и зрением — в частности, какие зрительные области мозга наиболее сильно реагируют на какую часть поля зрения.

Чтобы убедиться, что полученные результаты не были искажены способом определения границ головного мозга, исследователи также сравнили нарисованные от руки ретинотопические границы для области V1 с двумя стандартизированными атласами головного мозга, или картами, включая одну из проекта Human Connectome Project.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что активность латерального коленчатого ядра (ЛКЯ) у глухих и слабослышащих людей относительно смещена в сторону периферического зрения по сравнению со слышащими, что позволяет предположить, что реорганизация зрительной функции в мозге начинается, по крайней мере, на ранних стадиях развития ЛКЯ.

Однако, что интересно, исследователи не обнаружили существенной разницы в объеме латерального коленчатого ядра между двумя группами.

Нейронная предрасположенность к периферическому зрению сохранялась и тогда, когда исследователи изучили системы обработки визуальной информации в головном мозге, чтобы исследовать представления поля зрения в области V1.

И снова они не обнаружили различий в общем объеме V1 между двумя группами.

Однако они обнаружили, что объем распределяется по-разному. У глухих и слабослышащих людей наблюдались нейронные предпочтения к периферическому зрению, в то время как у слышащих людей — к более центральному зрению.

Примечательно, что эти объемные различия, по-видимому, отражают изменения площади поверхности коры головного мозга, а не ее толщины.

В целом, пожизненная повышенная зависимость от зрения у людей с ранней, глубокой глухотой, по-видимому, связана с компенсаторной пластичностью в латеральном коленчатом ядре (LGN) и зрительной коре (V1) в ответ на недостаточное использование слуховых систем головного мозга.

Исследование не доказывает, что глухие/слабослышащие люди видят лучше во всех ситуациях.

Как утверждают исследователи, это приводит к визуальному компромиссу, выявляя «перераспределение нейронных ресурсов у людей с ранней глухотой, с большей поверхностной репрезентацией периферии в коре головного мозга за счет меньшей репрезентации центрального зрительного поля».

В ходе предварительного анализа, слишком небольшого для проведения достоверной статистической проверки, наибольшее увеличение предпочтения периферийного зрения и сопутствующий переход к центральному зрению были выявлены у глухих и слабослышащих людей, которые выучили британский жестовый язык (BSL) как свой первый язык.

Согласно предыдущим исследованиям, ученые утверждают, что нейронные различия у глухих людей могут возникать из еще более раннего источника: сетчатки — светочувствительной, богатой нейронами ткани в задней части глаза, которая преобразует свет в электрические сигналы, передаваемые в мозг по зрительному нерву.

Наконец, исследователи отмечают, что некоторые из глухих/слабослышащих людей, участвовавших в этом исследовании, имели генетическую предрасположенность к глухоте. В отличие от них, у других причины глухоты были неизвестны, что может указывать на влияние какого-то неустановленного генетического предшественника.

В будущих исследованиях можно было бы более подробно изучить взаимосвязь между генетической глухотой, улучшением зрения и специфическими процессами пластичности мозга.

Источник: med2.ru