感觉经验如何塑造人脑  

人脑的发育是最复杂的生物学过程之一。在生命最初几年里，我们的脑会经历巨大的变化，从而不断优化自身功能。仅在出生后的第一年，大脑皮质的表面积就会增加约76%，厚度则会增长约31%。这些结构变化由一系列受到精密调控的分子和细胞机制共同驱动，例如神经修剪和髓鞘形成等。

在发育早期，脑会在神经元之间建立远超实际所需的连接。随着个体成长，经常使用的连接会得到加强，而另一些连接则会在神经修剪过程中被清除。与此同时，髓鞘形成也在脑的各处持续进行。在这一过程中，神经纤维外会逐渐包裹上一层富含脂质的髓鞘，其作用类似于电线外的绝缘层，可以加快神经信号的传递。根据不同脑区的功能需要，这种“绝缘层”的发育程度也各不相同。视皮质和听皮质等感觉皮质中的神经元具有较高程度的髓鞘化，而负责高级认知功能的额叶神经元，其髓鞘化程度则相对较低。

科学家已经从动物研究中知晓，感觉经验会对这些发育过程产生巨大影响。而一个尚未解决的关键问题是：在早期发育过程中，感觉经验究竟会在多大程度上塑造这些过程。对先天失明者的研究，可以为回答这一问题提供重要线索。因为他们的脑是在没有视觉输入的情况下发育的。这使研究人员能够有针对性地研究感觉经验对脑发育的影响。

一项近日发表于《科学进展》的研究发现，先天失明会改变人类视皮质的发育方式。

  更厚的视皮质  

多年来，科学家一直观察到，先天失明者的视皮质看起来比视力正常者更厚。此前占主导地位的解释是，失明干扰了神经修剪过程，导致视皮质中保留了过多的神经连接。

为了直接检验这一观点，在新的研究中，研究人员利用活体亚毫米分辨率的磁共振成像，以及超高梯度扩散磁共振成像，研究了先天失明对人类早期视觉皮层的影响。共有24名先天失明者接受了神经影像学检查，另有24名在年龄和性别上与之匹配的视力正常者参与研究。

研究人员在亚毫米尺度上描绘了脑组织的微观结构，并发现了几个关键特征。与以往的研究一致，研究人员观察到，失明者的视皮质看起来更厚。更重要的是，他们还发现，先天失明者视皮质的髓鞘化程度较低，这或许有助于解释其皮质表面上显得更厚的现象。

不过，研究尚未发现皮质神经修剪发生改变的明确证据，尽管研究人员推测修剪过程仍有可能发挥一定作用。这样的研究结果表明，髓鞘形成减少可能是失明者脑结构差异中的一个核心因素。

  灰质与白质之间的边界  

髓鞘含量减少还可能影响灰质与白质之间的边界在磁共振图像中的呈现方式。这可能使磁共振测量中的大脑皮质看起来更厚。

进一步分析显示，这些变化还延伸到了白质区域。白质负责在不同脑区之间传递信息。与此同时，研究人员并未在与听觉或触觉相关的脑区观察到类似差异。这表明，上述变化与视觉经验的缺失存在直接联系。

研究人员强调，不应将这些发现解读为先天失明者的脑存在“损伤”或“发育不成熟”。在失明者中，视皮质会参与语言处理、工作记忆和认知控制等功能。已有大量研究表明，在视力正常者的脑中，负责这些功能的脑区通常也具有较低的髓鞘化程度。

因此，在失明者身上观察到的这些差异，与他们的视皮质实际承担的功能完全一致。失明者的视觉皮层并没有受损，它们完全没有问题，只是在执行不同的任务而已。

#参考来源：

https://www.mpg.de/26867341/the-brains-of-blind-people-reorganize-themselves?c=2249

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec2348

#图片来源：

封面图&首图：MPI CBS