本文来自微信公众号：biokiwi（ID：biokiwi），作者：无奶树，题图来自视觉中国
海伦·凯勒在自传《假如给我三天光明》中畅想自己重获三天光明的规划：第一天要仔细看看自己的朋友们；第二天要欣赏日出，逛博物馆；第三天则要在街头观察人们的生活……
但是事实可能没有海伦想象的这般美好，尤其是那些一出生就失明的人，他们如果能重获光明，可能会遇到很多你意想不到的问题。
莫利纽兹之问
其实相关的问题早在17世纪就有人提出来了。
哲学家威廉·莫利纽兹（William Molyneux）向好友约翰·洛克（John Locke）提了一个有趣的问题：一个人如果先天失明，但通过触觉能识别出球体和立方体，如果他重获光明，还能通过视觉识别出球体和立方体吗？
信奉经验主义的洛克做出了否定的回答：先天失明的盲人没有识别物体的经验，重获光明也就不能识别。
约翰·洛克（John Locke） | 图源：戈弗雷·内勒
这个三百年前的问题因为技术欠缺一直得不到验证：在当时，让一个失明的人复明还存在一定的难度，所以也只能对此进行猜测。而三百年后的当下，神经科学家重新对这个问题产生了兴趣。
圆形还是球体？
2005年，麻省理工的帕万·辛哈（Pawan Sinha）发起了“光计划”（Project Prakesh，“Prakesh”在梵语里是光的意思），其主要目的是帮助先天患有眼疾、失明的盲童重获光明，同时也可以借此研究一些视觉相关的神经科学问题：比如莫利纽兹之问。
该项目的目标包括帮助更多视力障碍儿童（A-D），提供治疗帮助（E-H）以及开展相关科学研究（I-L）| 图源：Sinha P. 2016.
2011年，项目研究者通过5名8~17岁盲童的复明治疗，探究了莫利纽兹之问：在用触觉熟悉一个物体之后，他们还能不能用视觉来辨认这个物体？
研究者随机构建了一些三维物体，并且依次进行“触觉熟悉-触觉辨认”（T-T）、“视觉熟悉-视觉辨认”（V-V）以及莫利纽兹之问的“触觉熟悉-视觉辨认”（T-V）的检测。
实验使用的三维物体（a）和实验检测流程（b）| 图源：Held R, et al. 2011.
而结果似乎正好符合三百年前洛克的猜测：对于 T-T 和 V-V 测试者们都完成得很好，辨认时正确率都接近100%，而一到 T-V，正确率就降到了50%——也就是和蒙的差不多了。
但是这也并非意味着永远无法辨认，在重获光明一周左右之后，研究者再次对他们评估，就发现他们的正确率显著提升了。
五个测试者T-T、V-V和T-V的正确率 | 图源：Held R, et al. 2011.
几天后他们的正确率显著提高 | 图源：Held R, et al. 2011.
由此我们可以猜测：刚刚重获光明的先天性盲人，可能一时间会无法认识周围的各种立体物体——凳子桌子、锅碗瓢盆等等，他们可能需要花费不少的时间来慢慢重新认识这个世界。
能识别人脸吗？
除此之外，还有一个非常值得思考的问题：失明的他们没有见过人，那重获光明第一次见到人会怎么样？
我们可以先把话题岔开一点，先看看人脸识别的问题——这个问题的探索过程可能就可以解答我们的疑惑。
上个世纪就有研究者发现，当大脑颞下皮质出现病变的时候，人就会出现面容失认症——患者无法识别人的面孔。随后伴随着功能核磁共振成像（fMRI）技术的发展，在1997年，人们发现了在颞下皮质有一个“面孔识别区”在识别面孔时会活跃起来，被称之为梭形面孔识别区（fusiform face area，FFA）。
fMRI下检测到的FFA | 图源：Wikipedia
但是这个脑区是怎么出现的呢？研究者后来在猕猴的大脑里发现了同源同功能的脑区：猕猴也能识别面孔。那就好办了，我们可以设计实验，来看看猕猴这个脑区怎么形成的，进而就可以推测人相应脑区的形成过程。
猕猴的面部识别区分布，白色文字标记为典型的六个区域，其他则是用青色标记 | 图源：Hesse J K, et al. 2020.
其中一个有趣的实验，就是通过扫描刚出生到逐渐长大的小猴子的 fMRI，研究者展示的这些面部识别脑区是在大约200天左右形成的，而在形成之后，这些脑区就会持续稳定地存在——换句话说，刚出生不会认人，但是随着长大小时候就能认人了，长大之后也能认人。
四只猴子连续多天的fMRI检测，橙黄色表示面部识别区，其中B1在277天，B2在153天，B3在207天，B4在199天开始出现面部识别区 | 图源：Livingstone M S, et al. 2017.
而如果我们把猴子在刚出生的时候就进行面孔剥夺（face-depriverd），也就是出生的时候就带着面罩，让它看不到周围其他的猴子和人。到了200天左右，这些猴子的颞下皮质就不会产生面部识别区。
左边为正常猴子，右边为面部剥夺猴子，可以看到在200天左右，橙黄色的面部识别区没有形成 | 图源：Arcaro M J, et al. 2017.
去掉那些猴子的面罩，让他们试着看一些有猴脸或者人脸的图片时，可以发现它们的眼神是无法聚焦到脸部的，因为它们没有去认知脸部的意识。
红点表示猴子眼睛注视的时间多少，可以看到相比于对照，面部剥夺的猴子几乎就不会看脸部 | 图源：Arcaro M J, et al. 2017.
这下子我们再思考开头的疑问：如果天生失明，就类似被面部剥夺的猕猴，所以不会形成面部识别区，那么应该也是无法认识人脸的样子的。如果有一天眼睛治愈了，他大概也会患上面容失认症，无法认人，也分不清人脸的样子。
不过我们前面提到的“光计划”在2017年也对这个问题进行了研究，结果发现对于10岁左右的孩子，在刚刚重获光明时的确不能分清人脸和非人脸的。但是伴随着时间的流逝，大约在一个月后他们可以重新获得识别人脸的能力。
随着时间流逝，重获光明的孩子对人脸识别的敏感度（d’）会逐步提升（A），所需要的反应时间也在逐步减少（B） | 图源：Gandhi T K, et al. 2017.
视觉不仅只有眼睛，大脑也不是天生
可以发现，对于先天失明的人，即在刚获得光明的那瞬间，给他的感觉可能并不是快乐与幸福，他也不可能像海伦畅想的那样，前三天去做各种各样的事情。
相反，他可能会面对一个未知而陌生的世界：新世界的物体形状还难以接受，周围人的脸也不知道是什么，一切都是陌生而难以理解的。
原因也很简单：视觉不仅仅是眼睛，它结合了眼睛、传入神经、外侧膝状体和我们一半多的大脑皮层。光线通过眼睛，在视网膜上完成光信号到电信号的转换，通过神经传输到大脑的外侧膝状体，简单处理后再传到大脑枕叶（后脑勺）的视觉皮层，之后在经过一系列复杂的处理过程，才使得我们能感知物体的形状颜色。
视觉系统 | 图源：Gray's Anatomy
而我们的大脑在孩童时期会经过一段快速发育的时间，大脑会在环境的影响下不断改造重塑，构建新的神经环路，形成新的功能脑区（比如面孔识别区）。如果错过了20~30岁以前的这段大脑发育期，大脑的形态结构就很难改变。
在17世纪，神经学家托斯坦·维厄瑟尔（Torsten Wiesel）和大卫·休伯尔（David Hubel）做过一个开创性的实验：把刚出生的小猫视觉剥夺之后，它们大脑外侧膝状体的细胞就会萎缩。
这其实就是外界环境对大脑发育造成影响的一个典型案例，而这种大脑在外界环境下的改造，我们称之为大脑的可塑性。
图源：pixabay
也正因为有大脑可塑性，我们才会因为各自不同的生活经历，成就不同的自我，这个大问题也是当今神经科学所要探讨的重要问题之一。
再回到我们的标题，也许在给予先天性失明患者光明时，我们还需要考虑更多，考虑大脑的发育，考虑他们能否适应，以及这份光明是“良药”，还是“剧毒”。
参考资料
Locke, J. An Essay Concerning Human Understanding. London (1690).
Sinha P. Neuroscience and service[J]. Neuron, 2016, 92(3): 647-652.
Held R, Ostrovsky Y, de Gelder B, et al. The newly sighted fail to match seen with felt[J]. Nature neuroscience, 2011, 14(5): 551-553.
Hesse J K, Tsao D Y. The macaque face patch system: a turtle’s underbelly for the brain[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2020: 1-22.
Livingstone M S, Vincent J L, Arcaro M J, et al. Development of the macaque face-patch system[J]. Nature communications, 2017, 8(1): 1-12.
Arcaro M J, Schade P F, Vincent J L, et al. Seeing faces is necessary for face-domain formation[J]. Nature neuroscience, 2017, 20(10): 1404.
Gandhi T K, Singh A K, Swami P, et al. Emergence of categorical face perception after extended early-onset blindness[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114(23): 6139-6143.
Wiesel T N, Hubel D H. Effects of visual deprivation on morphology and physiology of cells in the cat's lateral geniculate body[J]. Journal of neurophysiology, 1963, 26(6): 978-993.
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