ABSTRACT In humans, the occipital middle-temporal region (hMT+/V5) specializes in the processing of visual motion, while the Planum Temporale (hPT) specializes in auditory motion processing. It has been hypothesized that these regions might communicate directly to achieve fast and optimal exchange of multisensory motion information. In this study, we investigated for the first time in humans the existence of direct white matter connections between visual and auditory motion-selective regions using a combined functional- and diffusion-MRI approach. We found reliable evidence supporting the existence of direct white matter connections between individually and functionally defined hMT+/V5 and hPT. We show that projections between hMT+/V5 and hPT do not overlap with large white matter bundles such as the Inferior Longitudinal Fasciculus (ILF) nor the Inferior Frontal Occipital Fasciculus (IFOF). Moreover, we did not find evidence for the existence of reciprocal projections between the face fusiform area and hPT, supporting the functional specificity of hMT+/V5 – hPT connections. Finally, evidence supporting the existence of hMT+/V5 – hPT connections was corroborated in a large sample of participants (n=114) from the human connectome project. Altogether, this study provides first evidence supporting the existence of direct occipito-temporal projections between hMT+/V5 and hPT which may support the exchange of motion information between functionally specialized auditory and visual regions and that we propose to name the middle (or motion) occipito-temporal track (MOTT).

Abstract hMT+/V5 is a region in the middle occipito-temporal cortex that responds preferentially to visual motion in sighted people. In case of early visual deprivation, hMT+/V5 enhances its response to moving sounds. Whether hMT+/V5 contains information about motion directions and whether the functional enhancement observed in the blind is motion specific, or also involves sound source location, remains unsolved. Moreover, the impact of this crossmodal reorganization of hMT+/V5 on the regions typically supporting auditory motion processing, like the human Planum Temporale (hPT), remains equivocal. We used a combined functional and diffusion MRI approach and individual in-ear recordings to study the impact of early blindness on the brain networks supporting spatial hearing, in male and female humans. Whole-brain univariate analysis revealed that the anterior portion of hMT+/V5 responded to moving sounds in sighted and blind people, while the posterior portion was selective to moving sounds only in blind participants. Multivariate decoding analysis revealed that the presence of motion directions and sound positions information was higher in hMT+/V5 and lower in hPT in the blind group. While both groups showed axis-of-motion organization in hMT+/V5 and hPT, this organization was reduced in the hPT of blind people. Diffusion MRI revealed that the strength of hMT+/V5 – hPT connectivity did not differ between groups, whereas the microstructure of the connections was altered by blindness. Our results suggest that the axis-of-motion organization of hMT+/V5 does not depend on visual experience, but that blindness alters the response properties of occipito-temporal networks supporting spatial hearing in the sighted. Significance Statement Spatial hearing helps living organisms navigate their environment. This is certainly even more true in people born blind. How does blindness affect the brain network supporting auditory motion and sound source location? Our results show that the presence of motion directions and sound positions information was higher in hMT+/V5 and lower in hPT in blind relative to sighted people; and that this functional reorganization is accompanied by microstructural (but not macrostructural) alterations in their connections. These findings suggest that blindness alters crossmodal responses between connected areas that share the same computational goals.

ABSTRACT Alpha oscillatory activity is thought to contribute to the cueing of visual attention through the engagement of task-relevant occipital regions. In early blindness, occipital alpha oscillations are systematically reduced, suggesting that occipital alpha depends on visual experience. However, it is still unknown if alpha activity could serve attentional cueing in non-visual modalities in blind people, especially considering previous research that showed the recruitment of the occipital cortex for non-visual processing. To test this idea, we used electroencephalography to answer whether alpha oscillations reflected a differential recruitment of task-relevant regions between expected and unexpected conditions in two (texture and shape discrimination) haptic tasks. As expected, time frequency analyses showed that alpha suppression in parieto-occipital sites was significantly reduced in early blind individuals. The source reconstruction analysis revealed that group differences originated in the middle occipital cortex. In that region, expected trials evoked higher alpha desynchronization than unexpected trials in the EB group only. Our results support the role of alpha rhythms in the recruitment of occipital areas also in early blind participants, and for the first time we show that even if posterior alpha activity is reduced in blindness, it is however sensitive to task-dependent factors. Our findings therefore suggest that occipital alpha activity may be involved in tactile attention in blind individuals, maintaining the function proposed for visual attention in sighted population but switched to the tactile modality. Altogether, our results indicate that attention-dependent modulation of alpha oscillatory activity does not depend on visual experience. SIGNIFICANCE STATEMENT Are posterior alpha oscillations and their role in attention dependent on visual experience? Our results show that tactile attention can modulate posterior alpha activity in blind (but not sighted) individuals through the engagement of occipital regions, suggesting that in early blindness, alpha oscillations maintain their proposed role in visual attention but subserve tactile processing. Our findings bring a new understanding to the role that alpha oscillatory activity plays in blindness, contrasting with the view supporting that alpha activity is rather task unspecific.