編者按：正常生活中，個體的感官不會完全與其他感官隔離，比如視覺有助於傾聽，也可能會影響味覺。長期以來，科學家一直研究大腦如何透過感官體驗建立對現實的表徵，以及在這一過程中每一種感官需要或受其他感官的影響有多大。近期，來自盧卡IMT高階研究學院（IMT School for Advanced Studies Lucca）的研究人員發現了視覺如何以及在多大程度上影響聽覺的發展，該研究發表於iScience雜誌上。
動物模型研究表明：
視覺影響聽覺功能的發育關鍵期
聽覺系統並不是孤立地發展和發揮作用的，其他感覺系統，如視覺也會影響聽覺功能。對非人類動物模型的研究表明，早期發育中視覺資訊刺激（眼睛睜開）加快了基本聽覺功能關鍵期的結束，這一證據表明聽覺皮層中存在視覺調節的敏感時期，受視覺功能的調節。在功能層面上，視覺系統在聽覺特徵分離中發揮著重要作用，有助於消除不同聲音刺激導致的歧義。聽覺和視覺形態之間可能存在一個用於特徵提取的通用計算框架。
為了研究聽覺表徵的兩種模式（區域性特徵處理和統計平均）是否受到視覺輸入可用性的不同影響，研究人員透過兩個實驗對盲人群體和正常人群進行了測試，以探究計算模式。藉助聲音合成演算法和心理物理學，提供了從不同聲音屬性引起的區別性反應中揭示區域性和全域性聽覺資訊處理模式。重要的是，比較了先天失明或出生後失明的個體樣本，以評估聲音在生命週期的特定時間點與視覺相互作用。
交叉學科方法助力實驗，
評估視覺如何影響聽覺
IMT學院分子心理實驗室的研究人員招募了視力正常的人、先天失明的人或出生後失明的人作為他們的實驗物件。參與者透過“聽”辨別不同的“合成聲音”（根據自然聲音的聲學特徵組合產生的），這種特殊的方法使研究人員能夠控制和辨認所有聲音特徵，讓參與者聽熟悉的聲音，如雨、火、拍手或打字，同時可以在類似於正常生活的條件下進行測試。在這項研究中，參與者聽不同的聲音，並做出一系列選擇：他們需要在一組聲音樣本中區分出哪個聲音與其他聲音不同，或者區分不同的聲音來源。
為了評估失明後聽覺系統的適應性，人們進行了許多研究。該項研究是第一次將計算機方法與具有典型和非典型感覺處理的個體相結合，使合成聲音與真實世界的聲音相匹配，從而精確控制感官輸入的統計特性。研究還提供了一種新的方法評估感官系統執行的特定計算的可塑性程度，這項研究的重點是聽覺領域，但類似的方法可以應用於其他感官模式。
圖1. 聲音合成，聽覺資訊處理變異性和實驗設計
根據先前研究，聽力受到視覺缺陷的強烈影響，而該研究顯示，與預期結果相反，先天失明的人和正常視力的人在完成這些任務方面同樣出色。這表明基本的聽覺過程是獨立於視覺發展的。換句話說，大腦從聽覺事件中提取基本元素並不需要視覺體驗。研究觀察到的唯一區別是出生時失明的人和出生後失明的人之間的區別，出生後失明的個體在完成實驗任務時更困難，且似乎與正常視力的人和先天失明的人在處理聲學資訊方面有所不同。特別是晚年失明的人，他們似乎對聽覺資訊的處理趨向於整體，對細節的注意較少。
圖2. 實驗中不同人群的回答正確情況
研究結果提示了以下資訊：
揭示了基本的聽覺資訊處理獨立於早期的視覺輸入發展。
顯示了一種選擇性的有害效應，這種效應是由晚發性視力喪失引起的，不影響聽覺處理的選擇性。
該研究可擴充套件到相關領域的研究方法，包括聽覺、視覺、多種感覺和大腦功能障礙的有關研究。
為應用科學提供了新的基礎，如為視覺損傷的人提供感官替代裝置和聽覺康復的策略。
該研究證明，將計算方法與人類感官剝奪模型相結合，為評估感官系統執行的特定計算的可塑性程度提供了背景。雖然目前的研究集中在聽覺領域，類似的方法可應用於其他領域，解決由其他感官執行的資訊處理過程和感官之前的相互作用。
參考文獻：Berto M , Ricciardi E , Pietrini P , et al. Interactions Between Auditory Statistics Processing and Visual Experience Emerge Only in Late Development[J]. SSRN Electronic Journal, 2021.
（來源：《國際眼科時訊》編輯部）
