15 juli 2021

2021-07-15: Brein van blinde man leert 'zien' via zijn oren - Blind man’s brain learns to ‘see’ through his ears

IDC Prof. Amir Amedi met een simulatie van een geluidslandschap dat geometrische informatie overbrengt waardoor de hersenen kunnen "zien" zonder te zien. Foto met dank aan Amir Amedi

Nederlands + English

NEDERLANDS:

Israëlische neurowetenschappers trainen 50-jarige man, blind vanaf geboorte, om visuele beelden te herkennen via zintuiglijke vervanging.

Door: Israel21c

Israëlische neurowetenschappers hebben een 50-jarige man, die vanaf zijn geboorte blind was, getraind om voorwerpen te herkennen met behulp van een zintuiglijk substitutie-algoritme dat EyeMusic heet.

EyeMusic is ontwikkeld door Prof. Amir Amedi, oprichter en directeur van het Baruch Ivcher Institute for Brain, Cognition & Technology aan het IDC Herzliya. EyeMusic zet visuele signalen om in "soundscapes" - geluidseenheden die informatie over geometrische vormen overbrengen.

 
Functionele magnetische resonantie beeldvorming van de hersenen van de man voor en na het leren herkennen van soundscapes onthulde dat neurale circuits in zijn hersenen "topografische kaarten" hadden gevormd, waarvan eerder werd gedacht dat ze na de kindertijd niet meer konden worden gevormd.

"Het menselijk brein is inderdaad meer flexibel tijdens de kindertijd, maar het behoudt een enorm potentieel voor herprogrammering gedurende het hele leven van een persoon," zei Amedi, die baanbrekend onderzoek deed naar sensorische substitutie-apparaten aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem voordat hij in 2019 bij IDC kwam.

De nieuwste studie, gepubliceerd in het tijdschrift NeuroImage, levert nieuw bewijs voor het vermogen van de hersenen om te veranderen. Het belooft dat mensen kunnen worden getraind om verloren functies te herstellen, bijvoorbeeld na een beroerte.

Medeauteur van de studie Shir Hofstetter van het Spinoza Centrum voor Neuroimaging in Amsterdam, zei nadat de proefpersoon had geleerd geluidslandschappen te interpreteren, "zijn neurale circuits geactiveerd bleken te zijn, niet alleen in de auditieve cortex, maar ook in de occipitale cortex, die visuele stimuli ontvangt bij ziende mensen en waarvan niet verwacht wordt dat deze geactiveerd is bij een congenitaal blind individu."

De scans onthulden topografische kaarten, afgestemd op toonhoogte en tijd, die voorheen niet bestonden. Zo werden tonen met een gelijke toonhoogte door neuronen naast elkaar weergegeven, terwijl tonen met een radicaal verschillende toonhoogte werden weergegeven door neuronen die ver van elkaar verwijderd waren.

Dit is de eerste keer dat is aangetoond dat topografische kaarten ontstaan in een volwassen menselijk brein.

"Kritieke perioden zijn geen permanente afsluitingspunten voor de ontwikkeling van nieuwe zintuiglijke vermogens - integendeel, we kunnen de hersenen op elk moment in het leven een tweede kans geven," zei Amedi.



*****************************
ENGLISH:

IDC Prof. Amir Amedi with a simulation of a soundscape that conveys geometric information enabling the brain to “see” without vision. Photo courtesy of Amir Amedi

Israeli neuroscientists train 50-year-old man, blind from birth, to recognize visual images via sensory substitution.

By: Israel21c

Israeli neuroscientists trained a 50-year-old man, blind from birth, to recognize objects using a sensory substitution algorithm called EyeMusic.

Developed by Prof. Amir Amedi, founding director of the Baruch Ivcher Institute for Brain, Cognition & Technology at IDC Herzliya, EyeMusic converts visual stimuli into “soundscapes” — sound units that convey information about geometric shapes.

Functional magnetic resonance imaging of the man’s brain before and after he learned to recognize soundscapes revealed that neural circuits in his brain had formed “topographic maps” previously thought incapable of forming after infancy.

“The human brain is indeed more plastic during infancy, but it maintains an enormous potential for reprogramming throughout a person’s life,” said Amedi, who did groundbreaking research into sensory substitution devices at the Hebrew University of Jerusalem before joining IDC in 2019.

The latest study, reported in the journal NeuroImage, provides new evidence of the brain’s ability to change. It holds out promise that people can be trained to restore lost function, for example after a stroke.

Study co-author Shir Hofstetter from the Spinoza Centre for Neuroimaging in Amsterdam, said that after the subject learned to interpret soundscapes, “his neural circuits were shown to be activated not only in the auditory cortices, but also in the occipital cortex, which receives visual stimuli in sighted people and is not expected to be activated in a congenitally blind individual.”

The scans revealed topographic maps tuned to pitch and time that had not existed before. For instance, tones of a similar pitch were represented by adjacent neurons, whereas those of radically different pitches were represented by neurons that were distant from one another.

This is the first time that topographic maps have been shown to emerge in an adult human brain.

“Critical periods are not permanent cut-off points for developing new sensory abilities — rather, in a way, we can give the brain a second chance at any point in life,” Amedi said.