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斜视神经科学家成功恢复“三维视觉”

来源:新京报       更新时间:2010-8-22 11:31:15
 

  自幼“斜视”缺乏三维视觉,探索数十年终于得以恢复

   苏珊·贝利(Susan Barry)从小就是斜视,俗话说“斗鸡眼”的那种。经过多次手术治疗,她的眼睛看上去已经很自然了。她也自认为自己的视力和别人一样。直到20岁时,贝利在医学院学习,才意识到自己是“立体盲”,看不到三维的世界。她的大脑中,没有距离感这个概念。

   后来,她成了一名脑神经科学家,并把所有的精力都投注到“立体盲”的研究中。48岁时,贝利突然恢复了视力,她惊诧于一个截然不同的世界。贝利将自己用一生来追求三维世界的故事写进了自传《视力恢复的故事:寻找三维的科学之旅》(左图)。这是一段读来十分有趣的科学探索之路。

   【人物名片】

   苏珊·贝利Susan Barry

   普林斯顿大学博士毕业。现任麻省曼荷莲女子学院(Mount Holyoke)生物系脑神经科学教授,研究课题为立体视觉和脑神经可塑性。她最近出版了关于自己探索三维视觉过程的著作《视力恢复的故事:寻找三维的科学之旅》。 编译/本报记者 金煜

   从小看不到三维世界

   20岁时,贝利已是一名医学院的学生。在一堂脑神经生物学的课上,她第一次知道,自己可能是一个“立体盲”。

   那是一个让人昏昏欲睡的下午,教授津津有味地讲述着视觉系统的发展。他提到了一个有关猫的著名实验。猫和人一样,眼睛长在正前方,视觉形成于左右眼的协调。在这个实验中,小猫天生有斜视,因此它可能形成不了三维的视觉。事实上,眼科医生们普遍认为,与视觉相关的大脑机制只在幼年“关键时期”形成,因此即使成年猫做了斜视矫正治疗,它们也仍然看不到立体的画面。

   贝利完全震惊了。她从小就有斜视,俗称“斗鸡眼”。当她用左眼看事物时,右眼就不起作用;用右眼看时,左眼视线会向鼻子斜视。儿童时代,贝利做了三次手术。这使她的眼睛看起来与常人无异,她也以为自己看到的世界和其他人没有两样。

   人有两只眼睛,但只有一个世界。两眼的成像聚焦在一起时,大脑就会形成立体的图像。这么一来,我们看到的世界才轮廓鲜明,具有景深。而贝利却因为斜视,两眼视线没法聚焦在一起。她看不到立体的画面。20年来,她习惯了用自己的方式探测物体的距离:因为同学坐在她前面,她知道了自己在教室中的位置。因为一棵树比另一棵树小,她知道了前者的位置更远一点。道路变窄,显示了远方的距离。

   即使如此,她还是意识到自己看到的世界和别人的不太一样,下雪的时候,她看到的雪花好像从一张纸上翩翩飘落下来。她不理解别的孩子怎么这么喜欢看三维成像玩具,因为她看不到迪斯尼卡通人物或超人形象从画面中蹦跳而出。她的两眼总是在不停地紧张地交互之中。开车时,她也总是读不清楚标示,常常走错方向。

   靠知识无法感受立体视觉

   不过,视觉上的缺陷并没有影响贝利的学业。毕业后,她成为一名脑神经科学家,嫁人生子。不过,在科研上,贝利几乎将所有的研究精力都投入在大脑视觉成像方面的研究。她很快成为这一领域的专家。

   在大脑后部皮层,有一个叫做“视觉皮层”的区域。眼部后方的视网膜的神经会和这个视觉皮层的神经进行多次突触联系。这些大脑皮层神经元有的是“单目”,有的是“双目”。单目神经元只通过左眼或右眼被刺激,而双目神经元则能对任一眼产生回应。视觉皮层中的大部分神经元都是双目的。不过,对斜视者来说,他们只有单目神经元在起作用。这导致他们没法形成双目的立体视觉。

   贝利知道,自己也有一个“单目大脑”。她视觉皮层中的大部分神经元只能对特定的单眼起作用。但她一直以为,即使这样也没有关系,视觉系统中缺了“双目”调节,但或许不需要立体视线,她也可以用自己的方式来看世界。

   在与著名神经科学家萨克斯(Oliver Sacks)的一次午餐会谈中,贝利说,自己能够想象别人看到的世界。毕竟,她也是一名脑神经生物学家教授。她阅读了大量的视觉形成、双目视觉、立体视觉的材料。她认为,即使无法直接感受到,但知识还是可以让她明白自己缺了什么。但2004年,贝利给萨克斯写了一封信。信中说:“(会谈时)我告诉你我能够想象用两只眼看的世界是什么样子,但我错了。”然而,贝利随后却出人意料地恢复了立体视觉。

   人到中年视觉依然能恢复

   随着年龄越来越大,贝利的斜视也越来越严重。她进行了一些视觉治疗。突然

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