Morphological alterations in the congenital blind based on the analysis of cortical thickness and surface area
NeuroImage 47(1), 98-106
Abstract
To explore the morphological aspects of the functional reorganization of the blind's visual cortex, we analyzed the regional cortical thickness and cortical surface area in the congenitally blind subjects (CB) compared to the late-onset blind (LB) and sighted controls (SC). Cortical thickness was calculated from high-resolution T1-weighted magnetic resonance images of 21 young CB (blind from birth, mean age=27.1 yr), 12 LB, and 35 young SC. Analysis of covariance of cortical layer thickness with global thickness, age, and gender as covariates was done node-by-node on the entire cortical surface. Further analysis of mean thickness and surface area was performed for 33 automatically parceled cortical regions. Voxel-based morphometry was also conducted to compare results with cortical thickness and surface area. We found increased cortical thickness in the regions involved in vision and eye movement, such as the pericalcarine sulcus, cingulate cortex, and right frontal eye field, but cortical thinning in the left somatosensory cortex and right auditory cortex of CB compared to SC. CB had significantly reduced surface extent in the primary and associated visual areas, which explains volumetric atrophies in the visual cortex of CB despite increased cortical thickness. Conversely, LB tended to have cortical thinning in the primary visual cortex with a slight or no significant reduction in the surface extent. These morphological alterations in CB may indicate cortical reorganization at the visual cortex in connection with other sensory cortices.
Korean summary
선천적으로 시각을 잃은 사람의 시각피질이 기능적으로 재조직될 때 뇌의 형태에는 어떤 변화가 동반되는지를 살핀 연구입니다. 선천성 시각장애인, 후천성 시각장애인, 정상 시력자의 고해상도 구조 MRI에서 대뇌피질의 두께와 표면적을 영역별로 비교했습니다. 선천성 시각장애인은 일차 시각피질 주변, 대상피질, 전두안구영역 등 시각과 안구운동에 관여하는 부위의 피질이 오히려 더 두꺼웠고, 반면 체감각피질과 청각피질 일부는 더 얇았습니다. 동시에 시각 영역의 표면적은 크게 줄어들어 있어, 피질이 두꺼워졌음에도 시각피질 전체 부피가 감소하는 현상을 설명할 수 있었으며, 후천성 시각장애인은 표면적 감소 없이 피질이 얇아지는 다른 양상을 보였습니다. 이러한 결과는 시각 경험이 없는 상태에서 시각피질이 다른 감각피질과 연계되어 구조적으로 재조직됨을 시사합니다.