Die Nase sendet sensorische Eingaben durch Transduktion von Chemikalien in der Luft über die olfaktorischen Nerven/Trakte an den primären olfaktorischen Kortex .
Die Augen senden sensorische Eingaben durch Lichttransduktion über den Sehnerv/Trakt an den visuellen Kortex des Hinterhauptslappens des Gehirns.
Obwohl beide Sinne unterschiedliche Reize erhalten, wandeln sie (wie alle unsere Sinne) äußere Reize in ein Nervensignal um. Angesichts dessen scheint es möglich, dass man das Gehirn „umverdrahten“ könnte, sodass Sinnesorgane sensorische Signale an verschiedene Teile des Gehirns senden.
Meine Frage: Wenn wir die Hirnnerven so verdrahten würden, dass unsere Nase mit unserem visuellen Kortex verbunden wäre, was würden wir sehen??
Das Gehirn „umzuverdrahten“ ist nicht ganz so einfach: Einfach einen Nerv an einen anderen zu spleißen, bedeutet nicht unbedingt, dass die Axone dieses Nervs dann in einen Bereich hineinwachsen. Mir sind keine Studien bekannt, die diese spezifischen Wege kreuzen, aber während ich diese Antwort schreibe, sehe ich, dass Sie Ihre Frage bereits aktualisiert haben, um nach anderen Modalitäten zu fragen! Also, in diesem Sinne...
Einige verwandte Experimente wurden mit anderen Modalitäten durchgeführt: Die mir bekannten betreffen das auditive und visuelle System. Sowohl auditive als auch visuelle Informationen, die zum Cortex wandern, kommen hauptsächlich durch zwei Kerne im Thalamus: den medialen Genikularkern, MGN, für auditive Informationen und den lateralen Genikularkern, LGN, für visuelle Informationen.
Diese Thalamuskerne liegen nebeneinander. Bei Angelucci et al. 1998 und Sharma et al. 2000 wurden Läsionen vorgenommen, um Netzhautprojektionen zu veranlassen, den Teil des Thalamus zu innervieren, der normalerweise auditive Informationen verarbeitet (medialer geniculate nucleus, MGN). (Hinweis: Neben diesen gibt es auch eine Reihe älterer Experimente mit Nagetieren und Frettchen. Ich werde hier keine umfassende Literaturübersicht machen, aber Sie können viele relevante Zitate in diesen anderen Artikeln finden).
Kurz gesagt besteht die Technik darin, sowohl das LGN als auch die Wege zu beschädigen, die normalerweise zu MGN projizieren. Das Ergebnis ist, dass die retinalen Axone, die normalerweise im LGN Synapsen bilden, stattdessen zum MGN wandern. Beachten Sie, dass es wichtig ist, dies sehr früh in der Entwicklung zu tun, solche Experimente würden in einem erwachsenen Gehirn nicht funktionieren.
Das Ergebnis in den zuvor zitierten Arbeiten ist, dass der Teil des Kortex, der normalerweise auf auditive Informationen reagiert, beginnt, auf visuelle Informationen zu reagieren, und ein Kennzeichen der visuellen kortikalen Reaktionseigenschaften entwickelt: Selektivität für die Ausrichtung präsentierter Stimuli. Wenn Sie also einem auditiven kortikalen Bereich visuelle Informationen geben, scheint es, dass dieser nicht „versucht, sie als Ton zu verarbeiten“, sondern sie genauso verarbeitet, wie es der visuelle Kortex tun würde.
Es ist schwer, die Frettchen zu fragen, was ihre tatsächlichen Wahrnehmungen sind, aber die beste Vermutung ist, dass Wahrnehmungen durch das aufgebaut werden, was wir in das System eingeben: Es gibt keine Möglichkeit für einen Bereich, der etwas anderes als visuellen Input erhält, diese Informationen als etwas anderes zu interpretieren als visueller Input. Es gibt keinen Kontext, um es anders zu interpretieren. Cortex entwickelt und reagiert auf der Grundlage der ihm gegebenen Informationen. Bei den Tieren in diesen Experimenten wurde ihr Gehör geschädigt, so dass sie die Reize, die sie "sehen", wirklich nicht als etwas "klingendes" interpretieren können.
Wenn Sie olfaktorische Informationen an den visuellen Kortex senden, werden Sie Gerüche im visuellen Kortex verarbeiten. Die olfaktorische Verarbeitung unterscheidet sich ein wenig von den anderen Modalitäten. Je nachdem, woher Sie diese Informationen genommen haben, entwickeln sich die Dinge möglicherweise nicht richtig, aber das führt zu vielen Spekulationen, die über diese .SE-Site hinausgehen.
Es gibt einige Experimente am Menschen, die sich auch mit dieser Art von kortikaler Plastizität befassen. Wahrscheinlich sind die besten diejenigen bei blinden Personen. Auch hier werde ich nicht die gesamte Literatur durchgehen, kann aber einige Beispiele nennen: Cohen et al. zeigten taktile Repräsentationen im visuellen Kortex blinder Personen, beispielsweise wenn sie Braille lesen. Bedny et al., 2015zeigen, dass insbesondere bei blinden Kindern die visuellen Bereiche des Gehirns stark auf Informationen aus anderen Modalitäten reagieren, insbesondere auf gesprochene Sprache. Auch hier "sehen" diese Personen diese Reize nicht, abgesehen von der Art des "Sehens", das Sie tun können, wenn Sie eine Szene mit geschlossenen Augen rekonstruieren (wenn sie an einem Punkt gesichtet wurden). Vielmehr wird ein Teil ihres Gehirns, der normalerweise für das Sehen verwendet wird, jetzt für andere Aufgaben verwendet.
Die Auswirkungen auf den Geruchssinn wurden nicht so oft untersucht, aber bei Kupers et al . wurde gezeigt, dass blinde Personen olfaktorische Reaktionen in Gehirnbereichen haben, die bei sehenden Personen keine olfaktorischen Reaktionen zeigen, einschließlich Bereichen, die normalerweise das Sehen verarbeiten.
Verweise:
Angelucci, A., Clascá, F., & Sur, M. (1998). Hirnstamm-Eingänge in den medialen Genikularkern des Frettchens und die Wirkung einer frühen Deafferenzierung auf neuartige Netzhautprojektionen zum auditiven Thalamus. The Journal of Comparative Neurology, 400(3), 417-439.
Bedny, M., Richardson, H., & Saxe, R. (2015). Der „visuelle“ Kortex reagiert auf gesprochene Sprache bei blinden Kindern. Journal of Neuroscience, 35(33), 11674-11681.
Cohen, LG, Celnik, P., Pascual-Leone, A., Corwell, B., Faiz, L., Dambrosia, J., ... & Hallett, M. (1997). Funktionelle Relevanz der modalübergreifenden Plastizität bei blinden Menschen. Natur, 389(6647), 180-183.
Kupers, R., Beaulieu-Lefebvre, M., Schneider, FC, Kassuba, T., Paulson, OB, Siebner, HR, & Ptito, M. (2011). Neuronale Korrelate der olfaktorischen Verarbeitung bei angeborener Blindheit. Neuropsychologia, 49(7), 2037-2044.
Sharma, J., Angelucci, A., & Sur, M. (2000). Induktion visueller Orientierungsmodule im auditiven Cortex. Natur, 404(6780), 841-847.
Ron Saiba