最复杂的的机器大脑,是如何塑造我
眼睛有点像照相机，但视觉远不止于此。一个深刻的区别是，我们的视觉，就像我们的其他感官一样，是可塑的，可以被经验改变的。就拿那些被剥夺了一种感官的人可能会对其他感官产生补偿性增长这一常见的事实来说——例如，盲人的听觉和触觉都得到了增强。持怀疑态度的人可能会说，这只是注意力、专注力和练习的问题，而不是真正的感官改善。事实上，实验表明，一个人的感官敏锐度可以通过练习得到很大的提高。
然而，通过现代方法，神经科学家已经最终证明，大脑神经元的回路确实在物理上发生了变化。我们的感觉是可塑的，因为大脑的感觉中枢会自我调整，在可利用的神经资源的能力和传入的感觉印象对它们的要求之间取得有益的平衡。对这一现象的研究表明，某些感觉区域对某些功能有天生的倾向，但它们也显示出大脑发育的强大可塑性。
受损的感官会自我修复
视觉先驱大卫·休伯尔和托尔斯滕·威塞尔在视觉皮层中发现了图像处理，他们在动物身上重复了这些实验，发现了弱视的神经基础。在生命早期的关键时期，连接视网膜输出到中枢神经系统的突触是可塑的。如果皮质神经元从一只眼睛得到大量的交流，而从另一只眼睛得不到，那么代表第一只眼睛的轴突就会抓住皮质神经元上所有的突触空间。这使得第二只眼睛有了功能，但没有皮质神经元可以交流。
科学家们发现，对于斗鸡眼来说，它更微妙一些。在正常情况下，一只眼睛的图像和另一只眼睛的图像几乎是完全一致的，而且视觉场景中的同一点刺激了一组皮层神经元。然而，当让一只小动物戴上一个可以改变其视觉图像的棱镜时，来自它两只眼睛的图像并没有正确地汇聚到同一个大脑目标上，看到的是两个独立的、相互冲突的形象。大脑必须选择一只眼睛或另一只。来自一只眼睛的连接被抑制——起初是暂时的，但一段时间后会永久地，使这只眼睛在功能上失明。
一个聪明的实验证明了大脑皮层反应的另一种重塑。在正常情况下，视网膜在视觉皮层上有一个“地图”。可以肯定的是，它被皮层表面的波动所扭曲，但是你可以非常直接地看到视网膜上相邻的点投射到视觉皮层上相邻的点，在上面创建一个有组织的视觉场景地图。这个实验是用激光在猴子的视网膜上无痛地打一个很小的洞。实验人员从视觉皮层记录下了大脑皮层的反应。最初，在视觉空间的皮层地图上有一个洞，与视网膜上的洞相对应。然而，过了一段时间，邻近的皮质区域移过来，占据了空出的皮质空间：视网膜的邻近区域与皮质细胞沟通，而这些细胞通常会对受损区域做出反应。
这并不意味着视网膜受损区域的视力得到了恢复。如果你的视网膜有病变，你将永远看不到任何被破坏的区域——你有一个盲点。但是，即使大脑永远无法弥补视网膜上的空洞，视网膜病变周围的区域也会比以前“拥有”更多的皮层神经元。
一种方法是把它看作是防止大脑皮层无所事事的自然方式。如果大脑皮层的某个区域不再接受来自其自然位置的信息，那么这一区域将永远处于不活跃状态，这将是一种浪费。相反，一段时间后，它的功能就交给了未损坏的区域。想象一下，你有一个微小的皮质中风，只影响到一个非常小的血管，而它所供养的大脑区域死亡。这将浪费宝贵的皮层资源，因为大脑中那些曾经接收来自中风受损的区域将永远处于沉默状态。相反，大脑会在最坏的情况下，把这些区域交给“邻居”。
重塑正常知觉
感官适应各种类型的神经损伤，这在神经生命的大尺度上是非常原始的事件。但是，也有一些自然而然的微妙的重组发生在我们所有人身上。
大脑可塑性的一个显著迹象来自对先天失明者大脑活动的扫描。在扫描仪中，当盲人志愿者用手指阅读盲文时，大脑中处理视觉输入的区域——同样是初级视觉皮层——被激活。不知何故，触觉信息的处理占据了未使用的视觉中心。
另一个戏剧性的例子来自对小提琴家的研究。要拉小提琴，当弓弦在琴弦上上下扫动时，需要用一只手臂大幅度的运动。另一方面，会进行一系列非常细微的动作，这是一项了不起的任务。专业的小提琴手每天都要练习几个小时。
这对他们大脑中连接的物理排列产生了影响，因为手指的运动是由特定的大脑区域控制的。在专业小提琴手的大脑中，这个区域会扩大，甚至会将邻近脑组织的功能推到一边。但这只发生在拨动琴弦的手。大脑另一侧控制另一只手的相同区域没有扩张，因为那只手所需的运动相对粗糙。
实验室安排了相反的情况，剥夺而不是过度使用。在黑暗中长大的猫失去了正常融合两只眼睛图像的能力。其他的猫在只能看到垂直或水平条纹的条件下长大。条带饲养的动物在其初级视觉皮层神经元的定向选择性上存在偏差：如果猫的视觉体验只有垂直条带，那么数量异常多的细胞会调整为垂直方向，如果猫只看到水平条带，那么数量异常多的细胞会调整为水平方向。
实验人员在一个只有非常短暂的闪光灯的环境中饲养猫。这使猫能够看到东西，但是闪光太短，以致于物体在视网膜上的任何有意义的运动都无法发生。会怎样？这些动物在成长过程中，大脑皮层中没有定向选择神经元。
所有这些发现和其他发现都指向感觉系统组织的可塑性。但在自然条件下，这有多重要呢？如果一个人在没有视力的情况下长大，会发生什么？
神经学家唐纳德·赫布预测，视觉在很大程度上是后天习得的。复杂的感知是通过经验、通过联想形成的，因为世界上的物体是以个体特征的集群形式出现的。他认为这必须在生命早期发生，在大脑无法形成必要的新组件之前。他的基本观点是正确的：视觉在很大程度上依赖于视觉体验。
证据来自于这样的实验：出生时就失明的人后来被赋予了视力。麻省理工学院的帕万·辛哈在回访印度时发现，印度农村出生的先天性白内障患儿约有30万。在这些儿童中，眼睛的晶状体被混浊的纤维组织所代替。白内障允许光线明暗，但剥夺了儿童的所有详细视力。在人道主义和科学的完美结合下，辛哈组织了一个项目来寻找这些儿童，并把他们送到新德里，在那里，医院的外科医生用透明的人造视网膜替换了他们的视网膜。
辛哈的团队在手术前、术后、数月或数年后都对病人的视力进行了测试。摘除白内障并没有立即恢复孩子们的视力。对他们来说，世界似乎是一片混乱的模糊。但随着时间的流逝，他们开始看清了，几个月后，他们能看清明暗之外的细节。许多人可以不用拐杖走路，在拥挤的街道上骑自行车，认识朋友和家人，上学和做正常人的其他活动。
然而，他们的愿景似乎从未变得完美。即使经过几个月的训练，他们的视力仍然低于正常水平。一个病人说他能读懂报纸的标题。有些人在特定的视觉任务上有困难，比如将两个相互重叠的表单分开。
所以看起来很多视觉是可以恢复的，但是视觉系统的可塑性不是无限的。
最后，利文斯通和她的同事于年底发表了关于感觉神经可塑性的强大而优雅的实验。他们从出生起就在从来没有见过脸的环境中饲养猴子。不是人的面孔，不是猴子的面孔，根本没有面孔。猴子们受到关爱，但每当它们靠近猴子时，实验人员就戴上了焊工的口罩。
除此之外，猴子是在一个完全正常的视觉世界中长大的：它们可以看到笼子里和周围房间里的一切；他们可以看到实验者的躯干、手臂和脚；他们能看到喂他们吃东西的奶瓶，能听到猴群的正常声音。他们唯一的不足就是从来没见过脸。这些猴子在大多数方面发育正常，当实验结束后，它们被引入猴子群体，与同伴愉快地交往，并成功地融入了猴子社会。
在实验者训练这些猴子躺在功能性磁共振成像扫描仪里之后，他们给这些猴子看了各种各样的东西，包括脸。你可能已经猜到了，他们在成长过程中，大脑中没有面部“补丁”。然而，值得注意的是，正常情况下颞叶的面部识别区域会对手部图像作出反应。在正常的社会环境中，灵长类动物最重要的视觉对象是脸。脸象征着愤怒、恐惧、敌意、爱以及所有对生存和发展至关重要的情感信息。显然，环境中第二重要的特征是手——猴子自己的手，以及培育和喂养它们的实验者的手。
大约6个月后，猴子被允许看到实验者和其他猴子的脸，脸上的细胞逐渐恢复对脸的敏感。显然，面部传达了如此多的重要信息，以至于它们重新夺回了被双手占据的大脑区域。
面部斑块的存在解释了一个奇怪的和长期认可的临床观察。有一种情况被称为脸盲(人面失认症)，在这种情况下，一个人的视力相当正常，除了识别面孔有困难。患者的视觉能力很好，在辨别人脸方面和其他人一样好，但在凭记忆识别人脸方面有困难。
