DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2532413123
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42696534
تاريخ النشر: 2026-09-04
المؤلف: Alexandra T. Levine وآخرون
الموضوع الرئيسي: التفاعلات اللمسية والحسية
نظرة عامة
تدرس الدراسة التكيفات العصبية في معالجة المعلومات البصرية لدى الأفراد الصم المبكرين مقارنة بالبالغين السامعين. وتبرز أن الأفراد الصم يعتمدون أكثر على الإشارات البصرية لإدراك الأحداث المحيطية، مما يتطلب تخصيصًا متزايدًا للموارد العصبية للرؤية.
تكشف النتائج عن إعادة توزيع ملحوظة للموارد العصبية داخل النواة الجانبية الصليبية والقشرة البصرية الأولية لدى البالغين الصم المبكرين. على وجه التحديد، هناك توسع في التمثيلات العصبية للرؤية المحيطية، مصحوبًا بتقليل في تمثيل المجال البصري المركزي. وهذا يشير إلى أن الحرمان السمعي المبكر يؤدي إلى تغييرات تعويضية في مناطق معالجة المعلومات البصرية في الدماغ، مما يعزز الرؤية المحيطية على حساب الرؤية المركزية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للصوت كإشارة لتوجيه الانتباه لدى الأفراد ذوي القدرات السمعية، خاصة في الرؤية المحيطية حيث تكون حدة الرؤية محدودة. بالمقابل، يعتمد الأفراد الصم بشكل أساسي على الإشارات البصرية، مما يؤدي إلى زيادة حساسية الرؤية، خاصة للمثيرات المحيطية البعيدة. تدعم هذه الظاهرة الدراسات السلوكية التي تشير إلى أداء بصري متفوق لدى الأفراد الصم المبكرين، بالإضافة إلى أدلة على التكيفات العصبية في القشرة البصرية التي قد تعيد توزيع الموارد لمعالجة المعلومات البصرية المحيطية بشكل أفضل.
أظهرت الأبحاث أن الأفراد الصم يظهرون اختلافات في الجهد الكهربائي القشري المستحث بصريًا ويشغلون مناطق الدماغ السمعية عند معالجة المثيرات البصرية، مما يشير إلى البلاستيكية عبر الحواس. بينما حددت بعض الدراسات اختلافات عصبية في المناطق البصرية العليا، مثل V5/hMT+، تظل النتائج المتعلقة بالمناطق البصرية المبكرة مختلطة. ومن الجدير بالذكر أن التغيرات الهيكلية في الشبكية قد ارتبطت بزيادة الحساسية المحيطية لدى البالغين الصم، مما يشير إلى أن المسارات البصرية المبكرة قد تخضع لإعادة تنظيم كبيرة. ومع ذلك، أسفرت التحقيقات السابقة في القشرة البصرية المبكرة عن نتائج غير متسقة، وغالبًا ما تركزت على مجالات بصرية محدودة، مما أدى إلى تجاهل الاختلافات الملحوظة في الحساسية التي تحدث في الأطراف البعيدة.
النتائج
في هذه الدراسة، بحث الباحثون في تمثيلات المجال البصري في القشرة البصرية الأولية (V1) والنواة الجانبية الصليبية (LGN) لدى البالغين الصم المبكرين مقارنةً بالضوابط السمعية المتطابقة في العمر باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). شمل التخطيط زوايا تصل إلى 72°، وكشف التحليل عن عدم وجود فرق كبير في الحجم القشري الكلي لـ V1 بين المجموعتين. ومع ذلك، أشار تحليل ANOVA المختلط إلى تفاعل كبير بين المناطق الفرعية للمجال البصري والمجموعة، مما يظهر أن المشاركين الصم كان لديهم تمثيل أكبر للرؤية المحيطية البعيدة بينما كان لدى المشاركين السامعين تمثيل أكبر للمجال البصري المركزي. وهذا يشير إلى تكيف عصبي بلاستيكي في القشرة الحسية الأولية، حيث يتم إعادة توزيع تخصيص الموارد البصرية بدلاً من زيادة الحجم القشري الكلي.
كشف التحليل الإضافي لسمك القشرة ومساحة السطح عن عدم وجود اختلافات كبيرة في السمك بين المجموعتين، ولكن لوحظت اختلافات كبيرة في نسب مساحة السطح، مما يدعم الفكرة القائلة بأن الاختلافات الحجمية كانت مرتبطة بمساحة السطح بدلاً من السمك. بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن وظيفة تكبير القشرة، التي تصف تخصيص مساحة القشرة لكل وحدة من مساحة المجال البصري، كانت أقل حدة لدى المشاركين الصم، مما يشير إلى انحياز نحو تمثيلات أكبر للرؤية المحيطية البعيدة. كما أكدت بيانات LGN هذه النتائج، حيث أظهرت تحولًا كبيرًا نحو تفضيلات المجال البصري المحيطي في المجموعة الصماء، مما يشير إلى أن الاختلافات القشرية الملحوظة قد تنشأ من مراحل سابقة في مسار معالجة المعلومات البصرية.
المناقشة
تقدم نتائج هذه الدراسة أدلة قوية على البلاستيكية التعويضية في النواة الجانبية الصليبية (LGN) والقشرة البصرية الأولية (V1) بسبب الحرمان السمعي مدى الحياة لدى الأفراد الصم المبكرين. ومن الجدير بالذكر أن هناك إعادة توزيع ملحوظة للموارد العصبية، تتميز بزيادة التمثيل القشري للمجال البصري المحيطي البعيد (أكثر من 39°) على حساب المجال البصري المركزي (أقل من 15°). قد يوضح هذا التبادل بين المركزي والمحلي الاختلافات السلوكية الملحوظة بين الأفراد الصم والسامعين، خاصةً الحساسية البصرية المعززة في المجال المحيطي، بينما يأخذ أيضًا في الاعتبار بعض العيوب الملحوظة في معالجة المعلومات البصرية المركزية بين البالغين الصم.
تشير الدراسة أيضًا إلى أن البلاستيكية العصبية الملحوظة ليست محصورة في القشرة السمعية ولكن تمتد إلى النظام البصري، مما يدل على نطاق أوسع من التكيف عبر الحواس. كانت الاختلافات الملحوظة في التمثيل القشري أكثر وضوحًا في نصف الكرة الأيسر، مما قد يعكس ميزة المجال البصري الأيمن لدى مستخدمي لغة الإشارة. بالإضافة إلى ذلك، قد تسهم الاختلافات الهيكلية في طبقة ألياف العصب الشبكي بين المشاركين الصم والسامعين في الاختلافات الملحوظة في الموارد العصبية داخل LGN وV1. تؤكد هذه النتائج على تعقيد معالجة المعلومات البصرية لدى الأفراد الصم، مما يشير إلى أن التمثيل المحيطي المعزز قد يكون مدفوعًا بكل من الحرمان الحسي والتجارب البصرية الفريدة المرتبطة باستخدام لغة الإشارة. بشكل عام، تساهم النتائج في المناقشات المستمرة حول استقرار وبلاستيكية الخرائط البصرية المبكرة، خاصة في سياق فقدان الحواس وإعادة التنظيم عبر الحواس.
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2532413123
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42696534
Publication Date: 2026-09-04
Author(s): Alexandra T. Levine et al.
Primary Topic: Tactile and Sensory Interactions
Overview
The study investigates the neural adaptations in the visual processing of early deaf individuals compared to hearing adults. It highlights that deaf individuals depend more on visual cues to perceive peripheral events, which necessitates an increased allocation of neural resources to vision.
The findings reveal a significant redistribution of neural resources within the lateral geniculate nucleus and primary visual cortex of early deaf adults. Specifically, there is an expansion of neural representations for peripheral vision, accompanied by a reduction in the representation of the central visual field. This suggests that early auditory deprivation leads to compensatory changes in visual processing areas of the brain, enhancing peripheral vision at the expense of central vision.
Introduction
The introduction highlights the critical role of sound as a cue for orienting attention in individuals with hearing capabilities, particularly in peripheral vision where visual acuity is limited. In contrast, deaf individuals rely predominantly on visual cues, leading to enhanced visual sensitivity, especially for far peripheral stimuli. This phenomenon is supported by behavioral studies indicating superior visual performance in early deaf individuals, as well as evidence of neural adaptations in the visual cortex that may redistribute resources to better process peripheral visual information.
Research has shown that deaf individuals exhibit differences in visually evoked cortical potentials and engage auditory brain regions when processing visual stimuli, indicating cross-modal plasticity. While some studies have identified neural differences in higher-order visual areas, such as V5/hMT+, the findings regarding early visual areas remain mixed. Notably, structural changes in the retina have been linked to enhanced peripheral sensitivity in deaf adults, suggesting that early visual pathways may undergo significant reorganization. However, previous investigations into the early visual cortex have yielded inconsistent results, often focusing on limited visual fields, thereby overlooking the pronounced differences in sensitivity that occur in the far periphery.
Results
In this study, the researchers investigated visual field representations in the primary visual cortex (V1) and the lateral geniculate nucleus (LGN) of early, profoundly deaf adults compared to hearing age-matched controls using functional magnetic resonance imaging (fMRI). The mapping included eccentricities up to 72°, and the analysis revealed no significant difference in the total cortical volume of V1 between the two groups. However, a mixed factorial ANOVA indicated a significant interaction between visual field sub-regions and group, showing that deaf participants had a larger far-peripheral representation while hearing participants had a larger central representation. This suggests a neuroplastic adaptation in the primary sensory cortex, where the allocation of visual resources is redistributed rather than increasing overall cortical size.
Further analysis of cortical thickness and surface area revealed no significant differences in thickness between groups, but significant differences in surface area proportions were observed, supporting the notion that volumetric differences were related to surface area rather than thickness. Additionally, the cortical magnification function, which describes the allocation of cortical area per unit visual field area, was found to be shallower in deaf participants, indicating a bias towards larger far-peripheral representations. The LGN data further corroborated these findings, showing a significant shift towards peripheral visual field preferences in the deaf group, suggesting that the observed cortical differences may originate from earlier stages in the visual processing pathway.
Discussion
The findings of this study present compelling evidence for compensatory plasticity in the lateral geniculate nucleus (LGN) and primary visual cortex (V1) due to lifelong auditory deprivation in early deaf individuals. Notably, there is a significant redistribution of neural resources, characterized by an increased cortical representation of the far peripheral visual field (greater than 39°) at the expense of the central visual field (less than 15°). This central/peripheral trade-off may elucidate behavioral differences observed between deaf and hearing individuals, particularly the enhanced visual sensitivity in the peripheral field, while also accounting for some noted disadvantages in central visual processing among deaf adults.
The study further suggests that the observed neural plasticity is not confined to the auditory cortex but extends into the visual system, indicating a broader scope of crossmodal adaptation. The pronounced differences in cortical representation were most evident in the left hemisphere, potentially reflecting the right visual field advantage in signers. Additionally, structural differences in the retinal nerve fiber layer between deaf and hearing participants may contribute to the observed variations in neural resources within the LGN and V1. These findings underscore the complexity of visual processing in deaf individuals, suggesting that enhanced peripheral representation may be driven by both sensory deprivation and the unique visual experiences associated with sign language use. Overall, the results contribute to ongoing discussions regarding the stability and plasticity of early visual maps, particularly in the context of sensory loss and crossmodal reorganization.