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Their brains rewire the part of the mind associated with sight to process sound

News — MONTREAL, March 16, 2011 鈥� Dr. Olivier Collignon of the University of Montreal鈥檚 Saint-Justine Hospital Research Centre compared the brain activity of people who can see and people who were born blind, and discovered that the part of the brain that normally works with our eyes to process vision and space perception can actually rewire itself to process sound information instead. The research was undertaken in collaboration with Dr Franco Lepore of the Centre for Research in Neuropsychology and Cognition and was published late yesterday in the Proceedings of the National Academy of Sciences.

The research builds on other studies which show that the blind have a heightened ability to process sounds as part of their space perception.

鈥淎lthough several studies have shown occipital regions of people who were born blind to be involved in nonvisual processing, whether the functional organization of the visual cortex observed in sighted individuals is maintained in the rewired occipital regions of the blind has only been recently investigated,鈥� Collignon said. The visual cortex, as its name would suggest, is responsible for processing sight. The right and left hemisphere of the brain have one each. They are located at the back of the brain, which is called the occipital lobe. 鈥淥ur study reveals that some regions of the right dorsal occipital stream do not require visual experience to develop a specialization for the processing of spatial information and are functionally integrated in the preexisting brain network dedicated to this ability.鈥�

The researchers worked with 11 individuals who were born blind and 11 who were not. Their brain activity was analyzed via MRI scanning while they were subjected to a series of tones. 鈥淭he results demonstrate the brain鈥檚 amazing plasticity,鈥� Collignon said. Plasticity is a scientific term that refers to the brain鈥檚 ability to change as a result of an experience. 鈥淭he brain designates a specific set of areas for spatial processing, even if it is deprived of its natural inputs since birth. The visually deprived brain is sufficiently flexible that it uses 鈥渘euronal niche鈥� to develop and perform functions that are sufficiently close to the ones required by the remaining senses. Such research demonstrates that the brain should be more considered as a function-oriented machine rather than a pure sensory machine鈥�.

The findings raise questions regarding how this rewiring occurs during the development of blind new born babies. 鈥淚n early life, the brain is sculpting itself on the basis of experience, with some synaptic connections eliminated and others strengthened,鈥� Collignon noted. Synaptic connections enable our neurons, or brain cells, to communicate. 鈥淎fter a peak of development ending approximately at the age of 8 months, approximately 40% of the synapses of the visual cortex are gradually removed to reach a stable synaptic density at approximately the age of 11 years. It is possible that that the rewiring occurs as part of the maintenance of our ever changing neural connections, but this theory will require further research,鈥� Collignon said.

Collignon鈥檚 study received funding from the Fondation de l'H么pital Sainte-Justine, the Fonds de la recherche en sant茅 du Qu茅bec, the Canadian Institutes for Health Research, the Natural Sciences and Engineering Council of Canada, and the Fonds de la Recherche Scientifique of Belgium.

Des neuropsychologues d茅terminent que certains aveugles peuvent 芦 voir 禄 gr芒ce 脿 leurs oreilles

Leur cerveau r茅organise la partie associ茅e 脿 la vision pour traiter le son

Pour publication imm茅diateMONTR脡AL, le 16 mars 2011 鈥� Le docteur Olivier Collignon, affili茅 au Centre de recherche du CHU Sainte-Justine de l鈥橴niversit茅 de Montr茅al, a compar茅 l鈥檃ctivit茅 c茅r茅brale de personnes n茅es aveugles avec celle de personnes voyantes et a d茅couvert que la partie du cerveau qui collabore normalement avec les yeux pour traiter la vision et la perception spatiale peut se r茅organiser pour recevoir des informations sonores. La recherche a 茅t茅 entreprise en collaboration avec le professeur Franco Lepore du Centre de recherche en neuropsychologie et cognition, et a 茅t茅 publi茅e hier dans Proceedings of the National Academy of Sciences.

Leurs travaux s鈥檃ppuient sur d鈥檃utres 茅tudes qui d茅montrent que les aveugles ont une capacit茅 accrue pour traiter des sons dans l鈥檈space. 芦 Bien que plusieurs 茅tudes prouvent que les r茅gions occipitales des personnes n茅es aveugles sont associ茅es au traitement non visuel, on n鈥檃 abord茅 que tr猫s r茅cemment la question relative 脿 la r茅organisation fonctionnelle du cortex visuel chez les personnes n茅es aveugles : est-ce que ces structures maintiennent une organisation fonctionnelle comparable 脿 celle que l鈥檕n conna卯t chez la personne voyante 禄, a d茅clar茅 le docteur Collignon. Le cortex visuel, comme son nom l鈥檌ndique, est charg茅 du traitement des informations visuelles. Les h茅misph猫res droit et gauche du cerveau en ont chacun un; ils sont situ茅s 脿 l鈥檃rri猫re du cerveau, dans une r茅gion qu鈥檕n appelle le lobe occipital. 芦 Notre 茅tude d茅montre que certaines r茅gions de la voie occipital dorsale droite n鈥檕nt pas besoin d鈥檜ne exp茅rience visuelle pour se sp茅cialiser dans le traitement des informations spatiales et s鈥檌nt茅grer dans le r茅seau neurologique pr茅existant d茅di茅 脿 cette capacit茅. 禄

Les chercheurs ont collabor茅 avec onze individus aveugles depuis la naissance et onze personnes voyantes. Leur activit茅 c茅r茅brale a 茅t茅 analys茅e gr芒ce 脿 l鈥檌magerie par r茅sonance magn茅tique alors qu鈥檌ls 茅coutaient une s茅rie de sons variant selon leur hauteur tonale ou selon leur position dans l鈥檈space. 芦 Les r茅sultats t茅moignent de l鈥檌ncroyable plasticit茅 du cerveau 禄, constate Olivier Collignon. Le mot plasticit茅 茅voque la capacit茅 du cerveau 脿 茅voluer en fonction des exp茅riences qu鈥檌l subit. 芦 Le cerveau d茅signe des r茅gions sp茅cifiques pour le traitement spatial, et ces r茅gions restent impliqu茅es dans ce traitement m锚me si elles sont priv茅es de leurs informations visuelles naturelles. Ce cerveau est tellement flexible qu鈥檌l est capable d鈥檈xploiter une 鈥榥iche neuronale鈥� pour r茅aliser des fonctions suffisamment proches de celles exig茅es par les sens pr茅serv茅s. Cela sugg猫re que l鈥檕n devrait consid茅rer le cerveau plut么t comme une machine orient茅e vers la r茅alisation de fonctions, et non comme une machine purement sensorielle禄.

Les r茅sultats soul猫vent des questions relatives 脿 la fa莽on par laquelle cette r茅organisation est rendue possible lors du d茅veloppement des nouveau-n茅s aveugles. 芦 Tr猫s t么t dans la vie, le cerveau se fa莽onne selon ses exp茅riences v茅cues : certaines connexions synaptiques sont 茅limin茅es, et d鈥檃utres sont renforc茅es 禄, a expliqu茅 le docteur Collignon. Les connexions synaptiques permettent la communication entre nos neurones, ou cellules c茅r茅brales. 芦 Vers l鈥櫭�ge de huit mois, on assiste 脿 l鈥檈ffacement progressif d鈥檃pproximativement 40 pour cent des synapses dans le cortex visuel, pour atteindre une densit茅 stable vers l鈥櫭�ge de 11 ans. Il est alors possible que les r茅organisations c茅r茅brales massives que l鈥檕n observe chez les aveugles prend racine durant cette phase de r茅vision synaptique, mais cette th茅orie doit 锚tre valid茅e par des projets de recherche futurs 禄, a soulign茅 Olivier Collignon.

L鈥櫭﹖ude du Docteur Collignon a 茅t茅 financ茅e en partie par la Fondation de l'H么pital Sainte-Justine, le Fonds de la recherche en sant茅 du Qu茅bec, les Instituts de recherche en sant茅 du Canada, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en g茅nie du Canada et le Fonds de la recherche scientifique de la Belgique.