Effects of Blindness on Human Early Visual Pathways

摘要 早期失明的人在各种听觉技能上表现出上级的表现。 然而，研究失明导致的神经可塑性的功能磁共振成像研究几乎 专门专注于跨体素汇集信息的技术。因此，虽然研究 已经表明，早期失明和正常视力受试者之间的神经活动差异， 与行为表现相关，这些相关性的理由仍然是“更多”。 皮质更好”或“更大的粗体（有时更小）响应更好”的解释水平。 我们将研究在听觉处理通路中发生的广泛变化 在早期失明的个体中，使用“体素编码”模型，将每个体素表示为 具有沿着感兴趣的维度的调谐功能。简单的链接模型将允许我们 基于所预测的刺激的皮层辨别能力来预测行为表现。这 这将使我们第一次定量地模拟神经对听觉刺激的反应， 介导在早期失明个体中观察到的增强的行为能力。 在目标1中，我们将研究早期失明是否会改变初级听觉皮层（PAC）。我们 开始时，将比较早期 盲人和有视力的人 然后，我们将研究是否调谐时间振幅 初级听觉皮层内的调制也受到失明的影响。 计算 模型将被用于将初级听觉皮层神经反应与行为表现联系起来 对盲人和有视力的人进行各种听觉任务。 在目标2中，我们将使用自然刺激来测量复杂的听觉频谱-时间 在听觉和枕叶皮层中进行协调。同样，计算模型将被用来连接 每个人在复杂的自然主义任务中对听觉表现的神经反应。 最后，在目标3中，我们将研究听觉运动处理。 虽然听觉运动 在早期失明个体的视觉皮层区域hMT+内发现了反应，但尚不清楚 这些反应如何帮助早期失明的受试者在感知上分离运动的听觉对象 在复杂的听觉环境中。 我们将检查hMT+是否被调谐为频率， 以及运动方向和hMT+神经反应如何导致增强的行为 听觉运动任务的表现。

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.