有关“视觉神经系统是怎么形成的？”的思考

Posted 2020-07-23 MR.xsc

视觉信息的处理是一个非常复杂的过程，这不由得让我想到了同样位于人们大脑中的新大脑皮层，作为人类智能的起始之地，它的运作也不简单，但是在婴儿时期，它的各部分单元并没有什么不同，不同的功能是在婴儿接受了外界的各种刺激后产生的。我个人倾向于这样一种原创观点：生物感知和处理外界信息的绝大部分的器官或组织都是在出生后才进行完善的，在此之前只是一个具有很强可塑性的存在，这或许是为了帮助生物更好地适应各种环境亦或是绝大部分生物还没有发育这种复杂系统的功能？ 那么能不能说视神经的发育在婴儿时期也有可能未发育完全的？

有人曾问：为什么将刚出生的小孩子眼睛蒙上一个月将会导致他终身失明？

 

作者：Feitong Yang
链接：http://www.zhihu.com/question/36744453/answer/69153162
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简短的答案是：会，也不会，这取决于你对于『失明』的定义。
实际上，你不需要做这个实验，因为有现成的例子。先天白内障患者如果在一段时间内没有能够通过手术摘除白内障的话，其效果跟你说的『眼睛蒙上一个月』效果相当。当然， 你可能会说白内障患者可能可以感觉到光，所以跟你所谓『蒙上眼睛』的条件不一样。这就是为什么我提到『失明』的定义问题了，因为现在我们所谓的盲人，也有很多一部分是具有微弱的光感的，希望这个链接能管用：Blindness: Types, Causes & Symptoms

还是先再提一句被试：在比较发达的国家，先天白内障患者在很早的时候就会接受手术摘掉白内障，所以在美国这样的国家，他们是找不到这样的被试的。但是，目前印度仍然有大量的先天白内障患者得不到及时的治疗。MIT的Pawan Sinha（主页在此：Sinha Lab at MIT，可惜网站已跪）在印度开展了一个Project Prakash，一边给印度患者提供治疗，一边研究早期视觉剥夺对人类视觉的影响。想了解更多的，请直接围观他的Ted Talk吧：Pawan Sinha: How brains learn to see

现在的结果有一点争议，但是共识在于：如果早期视觉经验被剥夺，那么即使之后患者重获光明，TA的视觉能力也会有非常大的障碍。

一方面，低级视觉功能可能可以得到恢复。比如，患者可以看到明暗对比，纹路，物体的边缘，甚至看到物体的运动。这些低级视觉功能，一般是简单的视觉信息加工。

另一方面，比较高级一点的视觉功能，任何一点需要『推测』的视觉功能，他们都会受到阻碍。比如，补充遮挡的部分，或者通过深度线索知觉深度信息。连非常简单的Kanizsa三角形（如下图），他们都可能看不出来，也就是说他们没办法报告说他们看到了那个空白朝下的三角形。关于盲人经验最有意思的例子应该是关于Mike May的研究了。Mike May在3、4岁的时候因为事故导致失明。在他46岁的时候，通过现代医学技术，他又重新获得了一部分视力，或者可以说他重获光明了，虽然并不是2.0的视力。在他重获视力的三年后，一群科学家测试了他的视觉功能，Fine et al(2003)使用了一系列的视觉刺激测试他到底能看到什么，结果如下(Fine et al, 2003, Figure 2)。

图中MM表示Mike May，C表示作为控制组的正常人。你可以发现e,h,i三个测试，MM完全没有反应。12年之后，Huber et al(2015)又重新测试了一遍MM的视觉能力。虽然MM用了12年的视力，他的视觉功能基本上和12年前差不了多少。需要说明的是，MM在3岁之前是有正常的视力的，只是3、4岁左右开始他进入了一个长达46年的失明期。这个情况和问题中描述的不一样，但是或许也提供给了楼主新的思考。

前面说到研究中的争议，主要在于如果有能力恢复视力（这里说的是能重获光明），那么他们的视觉功能到底能不能通过长期的训练恢复？如果通过知觉训练等方式，最终能够使得失明的人重新获得视觉功能，那么这无疑是一件非常好的事情。因为，一方面医学发展，可以更新恢复视力的技术。但是，单纯的回复视力是没有用的。因为之前也有过好几个回复视力的案例，然而这些回复视力的人最终都选择重新回到黑暗中生活，因为他们并没有恢复视觉功能，而视力本身变成了他们生活的负担。所以，另一方面，认知训练对于视觉功能的恢复也非常重要。

然而……到底能不能通过训练恢复视觉功能呢？Ostrovsky, Andalman, Sinha(2006)报告了一个可以恢复的例子，但是绝大部分的结果都是不可以恢复，比如上述Fine et al(2003)。老实说，我个人也觉得，希望不大。因为，早期剥夺视觉经验之后，视皮层就开始做其他的事情了，比如加工工作记忆，甚至分析语言、语法 (e.g. Bedny, Richardson, Saxe, 2015)。（Bedny就在隔壁实验研究盲人，两年前差点就能去搞盲人了，但是可惜没有想到任何有趣的实验项目，哎……）

那么，最后再总结一下：如果剥夺早期视觉经验，那么视力有可能恢复，但是视觉功能很有可能发生严重的障碍，从而导致人能看，却无法看到有意义的世界。另外，剥夺的时间长短、失明的发生时间等都会对视觉功能和大脑视觉皮层有不同的影响。

但是，你说会『终身失明』么？那真的取决于你怎么定义『失明』。

Reference
Bedny, M., Richardson, H., & Saxe, R. (2015). “Visual” Cortex Responds to Spoken Language in Blind Children. The Journal of Neuroscience, 35(33), 11674-11681.

Fine, I., Wade, A. R., Brewer, A. A., May, M. G., Goodman, D. F., Boynton, G. M., ... & MacLeod, D. I. (2003). Long-term deprivation affects visual perception and cortex. Nature neuroscience, 6(9), 915-916.

Huber, E., Webster, J. M., Brewer, A. A., MacLeod, D. I., Wandell, B. A., Boynton, G. M., ... & Fine, I. (2015). A Lack of Experience-Dependent Plasticity After More Than a Decade of Recovered Sight. Psychological science, 0956797614563957.

Ostrovsky, Y., Andalman, A., & Sinha, P. (2006). Vision following extended congenital blindness. Psychological Science, 17(12), 1009-1014.

 

 

 

 

这是一个实例：

aurora wang

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我就是先天性白内障患者。六个月时做了手术摘除晶状体，相当于眼睛被遮盖了六个月。
属于形觉剥夺性弱视。所有的医院都表示以现在的医学水平还没有办法治愈。视力按照国家标准算是盲人（0.1以下），但还是能看清一些东西。
具体表现，一个是眼球震颤。整体效果相当于永远坐在行驶在土路上的卡车里看东西。
然后是极度弱视，能看清物体的颜色（可能对颜色的敏感度比一般人还强点？以前网上有个颜色分辨的测试，我能做满分），但是轮廓非常模糊。在我眼里所有人的脸都是一个个黄色的椭圆，上面依稀有几个点。所以脸盲，只能通过发型、声音和服装认人。
戴上度数极高的凸透镜后可以大约能看清近处的东西，阅读基本没有问题，只是慢一点。但是远处的东西就完全糊了，想看远处的东西只能用望远镜。而且因为需要贴很近才能看清，姿势很难看，小时候别人总是问：”你是在看东西还是在闻东西？“
想要看清一个东西时视野会集中在很小的一块地方。比如走路时如果看脚下就必须低头，抬头看行人和路况就会被脚下的台阶绊倒。
因为只用一只眼睛看的时候震颤会缓解一些，所以没法同时使用两只眼睛。基本没有立体视觉。总是不小心碰翻东西，用筷子夹东西有困难，吃饭的时候只能夹面前的两盘菜，所有球类运动无缘。腿上永远都是一块块撞的淤青，走在没有红绿灯的地方会比较危险。
严重驼背。因为一只眼睛视力比另一只好，长期单侧使用，导致脊柱有点侧弯。
社交恐惧，直到二十几岁才学会看着别人的脸说话（之前因为反正看不清，就完全没有这个意识）但至今看不清人的表情，感觉和人交往会有隔膜。
不过还是坚强地活下来并且上学工作结婚生子了。感谢CCTV，感谢MTV，感谢父母没有放弃，努力让我上学，让我融入正常人的生活（我知道有差不多情况的孩子因为父母没有让上学，成年后完全脱离社会）。

 

 

作者：宇文弘毅
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首先来讲，小儿视力发育的关键期是从出生到约一岁，如果蒙住一个月，可能会出现视觉的发育落后，不过我想还是能够恢复的，但是一年之后就不可逆了。
视觉的发育是一个很复杂的过程，首先，视觉的感受器眼睛就足够复杂。

以至于我们要有专门的眼科来治疗眼睛相关的疾病。
另外，我们视觉的产生不仅仅是有了这个感受器就能行，还要有一整套的传导通路，处理器，传出设备等。其中就包括了视神经，视交叉，视束，外侧膝状体，视皮质等。
可以说，这个过程中任何一个部位的问题都可能导致我们视觉出现问题。
除此以外，视觉经验也是必不可少的。曾经有过这样的例子，有一位患先天性白内障的成年人，因为之前一直在农村，没有医疗条件治疗，所以没有及时进行手术治疗。成年之后他做了白内障手术，非常期待自己看见光明后的生活。谁知道事与愿违，他拥有光明后的生活是异常痛苦的，因为他完全看不懂眼前的世界！他感觉一切都是混乱的，几米外的门他却感觉就在眼前，很小的东西他感觉很大，关键是眼前的混乱场景让他的前庭功能也受到影响，他感觉站不稳，甚至恶心，呕吐。就这样，他最后又把自己的双眼蒙上了。
这个例子就是一位完全没有视觉经验的人恢复视觉之后的状况。小儿的视觉形成过程很复杂，需要很多因素的共同完成。例如眼外肌，睫状肌的发育，视网膜视杆细胞视锥细胞的光线刺激，视觉通路里神经细胞突触连接的建立及重构，视皮质对视觉信号的加工成像等等，更重要的是，视觉的产生需要和其他感觉的发育相辅相成，例如听觉，我们听到一个声音会下意识的转头去看，例如嗅觉，我们闻到一个味道会在大脑中出现以前的一幅画面，例如本体位觉，我们通过看到的画面来调整自己的姿态以及肌肉的松弛和紧张。这一切都是共同发育的，当你缺少一项时，它就会发育成另一个完全不同的系统，以保持平衡。而当你又恢复回来时，这个系统已经不习惯你的存在了，反而会不适应。

 

 

 

说个类似的，听说呆着特制眼镜，让人的视觉效果上下颠倒，过一段时间，颠倒会回复正常。。。