内在神经连接帮助盲人检测他们的环境

繁忙的厨房是一个地方,所有的感官都高提醒你大脑处理的声音铁板油,香料的香气,视觉审美的食物在盘子里安排,采取一口的感觉和味道。尽管这些信号可能看起来不同的和独立的,他们实际上交互和集成在大脑的感觉神经元网络。

加州理工学院的研究人员已经发现,内在神经connections-called交叉映射可以使用辅助设备来帮助盲人检测环境不需要强烈的浓度或几百个小时的训练。这个新的多重视角等艾滋病(称为感官替代设备)可以使任务以前attention-consuming更容易,允许nonsighted人们获得一种新的视觉感官功能相似。发表的一篇论文中描述的工作是在10月22日的《华尔街日报》科学报告。

“许多神经科学教科书只花几页多种感觉的互动,“说Shinsuke小村子里,格特鲁德巴尔的摩的实验心理学教授和这项研究的首席研究员。“但我们99%的日常生活取决于multisensory-also multimodal-processing”。As an example, he says, if you are talking on the phone with someone you know very well, and they are crying, you will not just hear the声音但会想象自己的脸流下了眼泪。“这是一个例子的方式感觉因果关系不是unidirectional-vision可以影响声音,和声音会影响视力。”

小村子里和博士后学者诺艾尔斯泰尔斯利用这些交叉映射与听觉刺激视觉皮层信号编码的信息环境。他们解释说,交叉映射是无处不在;每个人都已经有了。包括直观映射匹配的高音调升高位置匹配的空间或嘈杂的音乐与明亮的灯光。多通道处理这些映射一样,可能是关键感觉替换设备更多的自动。

研究人员进行了试验观测和盲人使用感官替代设备,称为一个声音设备,将图像转换为声音。

声音设备是由一个小型计算机连接到相机,与黑暗的眼镜,让它“看到”一个人眼。计算机算法每个相机图像从左到右扫描,每列的像素,生成一个关联的声音的频率和数量取决于垂直像素的位置和亮度。大量亮像素列的顶部会转化成一声,高频声音,而大量的低暗像素将是一个安静、低调的声音。盲人穿这款相机在一副眼镜就可以把不同的声音和他们的环境的特性。

试验中,视力正常的人没有培训或指令被要求匹配图像的声音;而盲人受试者被要求感觉质地和匹配他们的声音。可以与视觉纹理触觉质感(模式)像一个地形图像转化为高触觉map-bright地区高度相对于页面,而黑暗地区的奉承。两组显示直观识别纹理的能力相关的声音和图像。令人惊讶的是,未经训练的(也称为“幼稚”)组织的性能远远高于机会,而不是截然不同的训练。

直观地确定实验利用交叉映射中使用的材质已经在语音编码算法。“当我们扭转交叉映射声音auditory-to-visual翻译,天真的性能显著下降,表明映射的直观的解释听起来很重要,”斯泰尔斯解释说。

“我们发现,使用这种设备看textures-patterns dark-illustrated和光的“直观”纹理和声音之间的神经联系,这意味着有一些既存crossmodality,“Shimojo说。crossmodality的一个常见的例子是一个条件称为联觉,在某种意义上的激活导致不同的无意识的感官体验,如看到某种颜色,当听到一个特定的声音。“现在,我们已经发现,交叉连接,既存的每一个人,可以用来制造感觉替换直观,没有指导或培训。”

研究人员还不知道大脑的每个感官区域在做什么当处理这些不同的信号,但是他们有了大致的了解。“听觉中枢激活听到声音,也可视区域,我们认为这将处理声音的空间品质和元素。大脑的视觉部分,在处理图像时,将对象映射到空间位置、拟合在一起像一个拼图,”斯泰尔斯表示。了解更多关于如何交叉处理发生在大脑中,该集团目前使用功能性磁共振成像(fMRI)数据分析交叉神经网络。

这些既存的神经连接提供培训的一个重要起点视障将帮助他们看到人们使用设备。一个正常人只是睁开眼睛,和大脑自动处理图像和信息与环境的无缝交互。目前的设备为盲人和视障自动或直观的使用,通常要求用户的完整的浓度和注意力来解释关于环境的信息。Shimojo实验室新发现的多通道处理的作用和交叉映射开始解决这个问题。

小村子里说,超出其实际意义,研究提出了一个重要的哲学问题:看到了什么?

“就像这样一个明显的问题,但它变得复杂,“Shimojo说。”看到当你睁开你的眼睛,会发生什么?不,因为打开你的眼睛是不够的,如果视网膜(组织的眼睛的感光层)受损。当你的视觉皮层被激活吗?但我们的研究表明,视觉皮层可以通过声音激活,这表明我们真的不需要我们的眼睛看到的。很profound-we正试图让盲人通过其他感官的视觉体验。”