跨通道重赋值
第三种神经可塑性,跨通道重赋值,需要引入新的输入大脑地区贫困的主要输入。一个经典的例子就是一个成年人的能力盲目的从出生到触摸,或躯体感觉、输入重定向到视觉皮层枕叶(地区的大脑位于brain-specifically头)的后面,在一个区域称为V1。视力正常的人来说,然而,不显示任何V1活动当面对类似触摸实验。这是因为神经元相互沟通相同的抽象的“语言”电化学冲动无论感官形态。此外,所有的感觉皮质brain-visual,听觉,嗅觉气味)、味觉(味道),somatosensory-have类似six-layer处理结构。因此,盲人的视觉皮层仍然可以执行认知创建的函数表示的物理世界,但这些表示基于输入另一个sense-namely联系。然而,这不是简单的一个实例补偿缺乏大脑的一个区域愿景。这是一个变化的实际功能分配当地的大脑区域。
地图的扩张
地图扩张,第四种神经可塑性,需要当地的灵活性的大脑区域是专门执行一种类型的函数或存储一个特定形式的信息。这些本地地区的安排脑皮层被称为一个“地图。“当一个函数进行足够频繁通过重复的行为或刺激,大脑皮层的区域地图献给这个函数作为一个个体变化(增加或减少)“演习”这个函数。这种现象通常发生在学习和练习等技能的发挥乐器。具体地说,该地区增长的个人收益隐式的熟悉的技能,然后收缩基线一旦学习变得明确。(内隐学习是知识的被动采集通过接触信息,而显式学习是主动获取知识通过有意识地寻找信息。)但作为一个持续发展的技能在反复实践中,该地区保留最初的扩大。
地图扩张神经可塑性也被观察到与疼痛的现象幻肢综合症。大脑皮层重组和幻肢疼痛之间的关系被发现在1990年代的手臂截肢者。后来的研究表明,在截肢者谁经历幻肢疼痛,口腔大脑地图变化接管相邻手臂和手的大脑区域的地图。在一些患者中,皮质的变化可以逆转外围麻醉。
大脑,电脑接口
最早的一些应用研究在神经可塑性进行了在1960年代,当科学家们试图开发机器接口与大脑以帮助盲人。1969年,美国神经生物学家保罗Bach-y-Rita和他的几个同事发表了一篇题为“视觉替换触觉图像投影”,详细的工作机器。这台机器由一个金属板400振动刺激器。板是连接到靠背,这样传感器可以触摸皮肤患者的背。相机放置在病人面前,连接到振动器。房间的相机获取图像并翻译成的振动模式,代表房间的物理空间和对象。患者获得了一些熟悉设备后,他们的大脑就能够构建物理空间和物理对象的心理表征。因此,而不是可见光刺激他们的视网膜和创造世界的心理表征,振动刺激器触发背上的皮肤来创建一个表示在他们的视觉皮层。今天也存在类似的设备,只有相机适合在一副眼镜和感官表面上符合舌头。大脑可以这样做是因为它“说话”相同的电化学信号的神经“语言”无论什么样的环境刺激与人体的感觉器官进行交互。
今天神经科学家正在开发机器,绕过外部感觉器官和实际上接口直接与大脑。例如,研究人员植入设备,监控大脑中的神经元活动的女性短尾猿猴子。猴子用操纵杆控制屏幕上的光标,和电脑监控,将光标的移动与猴子的大脑的活动。一旦计算机有效相关猴子的大脑信号的速度和方向的实际运动游标,电脑可以翻译这些运动信号从猴子的大脑运动的机器人手臂在另一个房间。因此,猴子成为移动机器人手臂的思想的能力。然而,这个实验的一项重大发现是,猴子学会了用意念移动光标,在猴子的信号运动皮层(大脑皮层的面积与肌肉运动的控制)变得不那么代表猴子的实际运动的四肢和更具代表性的光标的运动。这意味着运动皮层不直接控制肢体运动的细节,而是控制抽象参数的运动,不管实际上是移动的连接装置。这也被观察到在人类的运动皮质很容易操纵进合并或工具假体肢体进入大脑的身体形象通过躯体感觉和视觉刺激。
然而,对于人类,更侵害形式的脑-机接口有利临床应用。例如,研究人员已经证明,实时视觉反馈功能磁共振成像(fMRI)可以使病人重新培训他们的大脑,因此改善大脑功能。患者情感障碍已经训练大脑的一个区域被称为自我调节杏仁核(位于大脑半球深处,认为影响动机的行为),self-inducing悲伤和实时监测杏仁核的活动功能磁共振成像读出。中风受害者已经能够重新获取失去功能通过自我心理训练和心理意象。这种疗法利用神经可塑性,以恢复受损的大脑区域或禁用活跃的大脑区域。今天研究人员正在调查功效这些形式的治疗那些遭受不仅从中风和情感障碍,还从慢性疼痛,精神变态,和社会恐惧症。
迈克尔Rugnetta