Effects of Blindness on Human Early Visual Pathways

点击翻译按钮获取中文摘要

Abstract  Early blind individuals show superior performance across a wide variety of auditory skills.  However,  fMRI  studies  examining  neural  plasticity  resulting  from  blindness  have  almost  exclusively focused on techniques that pool information across voxels. As a result, while studies  have  shown  that  differences  in  neural  activity  between  early  blind  and  sighted  subjects  are  correlated with behavioral performance, justifications for these correlations remain at the `more  cortex is better' or the `bigger BOLD (or sometimes smaller) responses are better' level of explanation.   We will examine the widespread alterations that occur within auditory processing pathways  within early blind individuals using `voxel‐wise encoding' models that represent each voxel as  having a tuning function along dimension(s) of interest. Simple linking models will allow us to  predict behavioral performance based on the predicted cortical discriminability of stimuli. This  will  allow  us,  for  the  first  time,  to  model  quantitatively  how  neural  responses  to  auditory  stimuli  might  mediate the enhanced behavioral abilities observed in early blind individuals.   In Aim 1 we will examine whether early blindness alters primary auditory cortex (PAC). We  will begin by comparing PAC size, responsiveness and frequency tuning bandwidths across early  blind  and  sighted  individuals.  We  will  then  examine  whether  tuning  for  temporal  amplitude  modulations  within  primary  auditory  cortex  are  also  affected  by  blindness.  Computational  models will be used to link primary auditory cortex neural responses to behavioral performance  across a variety of auditory tasks for blind and sighted individuals.   In  Aim  2  we  will  use  naturalistic  stimuli  to  measure  complex  auditory  spectro‐temporal  tuning in both auditory and occipital cortex. Again, computational models will be used to link  each individual's neural responses to auditory performance on complex naturalistic tasks.  Finally  in  Aim  3  we  will  examine  auditory  motion  processing.  Although  auditory  motion  responses  are  found  within  visual  cortical  area  hMT+  in  early  blind  individuals,  it  is  not  clear  how these responses help early blind subjects to perceptually segregate moving auditory objects  in  complex  auditory  environments.  We  will  examine  whether  hMT+  is  tuned  for  frequency  as  well as direction of motion and how hMT+ neural responses might result in enhanced behavioral  performance on auditory motion tasks.