Слепые люди используют часть своей зрительной коры для языковой и семантической обработки. Зрительная кора – это парадигмальный случай "зависящий от модальности" область мозга, посвященная исключительно процессам зрительного восприятия у здоровых и слабовидящих людей. Почему он должен сместить свою функцию в слепых в сторону более высокого познания, в частности языка и значения?? Исследователи из Лаборатории языка мозга Свободного университета Берлина смогли продемонстрировать, используя компьютерное моделирование крупномасштабных систем мозга, как набор биологических механизмов, действующих в определенных нейроанатомических структурах, достаточен для обеспечения прямого и понятного объяснения реорганизации коры головного мозга. языка, вызванного визуальной депривацией. Результаты были опубликованы в недавнем выпуске журнала Scientific Reports.
По сравнению со зрячими людьми слепые показали относительно более сильную активацию первичной зрительной области (V1) в затылочной коре, области, расположенной ближе к затылку, во время производства глаголов и при прослушивании слов и предложений. Почему зрительная система функционально задействована для обработки речи и как такая функциональная реорганизация человеческого мозга возникает на уровне нервных клеток и нейронных цепей, до конца не изучено.
Сетевая модель с биологическими ограничениями, реализующая нейрофизиологическую функцию, анатомическую структуру и связь больших участков коры головного мозга человека, была применена для имитации приобретения значения слов путем изучения семантических отношений между словоформами и объектами и действиями, о которых обычно говорят эти слова. Моделирование проводилось в "недолговечный здоровый" модель, в которой был доступен визуальный ввод и, что особенно важно, также в "лишенный" версия, в которой визуальный ввод был удален, хотя другие типы ввода сохранились.
В результате нейрофизиологических механизмов обучения нейронные цепи, связанные со словом, спонтанно возникли в разных областях коры, но только при визуальной депривации нейронные цепи росли и расширялись в зрительную кору для всех тестируемых семантических типов слов (и особенно для тех, которые несут связанные с действием слова. имея в виду). Напротив, "необоснованный" модель позволяла только словам, обозначающим визуальные объекты, расти в сторону визуальной области. Дополнительный нейронный рекрутмент зрительных областей в "слепая модель" также привело к более длительному сохранению пиков нейронной активности по сравнению со зрячей моделью во время обработки распознавания слов. Это объясняет, почему у слепых людей рабочая память лучше, чем у зрячих.
Авторы утверждают, что задействование зрительной коры головного мозга для обработки речи у слепых объясняется двумя биологическими механизмами: "Doursat-Bienenstock" расширение, то есть естественная тенденция нейронных цепей к росту, основанная на корреляции нейронной активности, и отсутствие неинформативного перцептивного ввода из неблагополучных регионов, что в здоровых условиях имеет решающее значение для предотвращения чрезмерного расширения нейронных цепей.
Эти результаты компьютерного моделирования дают критическое представление о том, как лингвистические и семантические знания представлены в человеческом мозгу в нормальных условиях и условиях с ограниченным зрением. Полученное в результате новое понимание реорганизации зрительных и языковых механизмов может помочь исследователям в разработке и совершенствовании методов нейрореабилитации языка, восприятия и более высокого познания.