腦中魅影(一)皮層的侏儒

2021-01-20 古哥古點

獨立思考是突破顏值文化的唯一出路

古哥古點 2015年11月30日

《皮層的侏儒》

題記:

「親愛的華生,我知道,你和我一樣,喜歡的不是日常生活中那些普通平凡、單調無聊的老套,而是稀奇古怪的東西。」

《福爾摩斯紅髮會》

足底按摩服務據說可以緩解疲勞,治療百病。緩解疲勞是可能的,但治療百病純屬妄念。這種手法治病的理論依據是足底反射模型,也就是說人體各主要臟器都對應於雙腳的某一個區域,稱作反射區。通過按壓反射區施加物理刺激,就可以預防乃至治療對應器官的病變。這類做法其實並非出自中醫論述,而是源於國外替代醫學中的「映射學」(Reflexology)。中醫有天人合一的講法,但反射區映射卻是典型的西方理念。

故事還得從一位名人說起。倫敦市中心的特拉法加廣場是遊人如織的景點,在這裡最奪目的建築物就是高達50多米的納爾遜紀念柱,這是在緬懷英國人心目中最偉大的民族英雄:霍雷肖·納爾遜(HoratioNelson),正是他在特拉法加海戰中以自己的身死換得了英國海軍對不可一世的拿破崙法蘭西艦隊的滅頂一擊。納爾遜一生戎馬倥傯負傷無數。有一次,他在對聖克魯斯-德特內裡費(SantaCruz de Tenerife)的不成功的進攻中失去了右臂。按理說,胳膊沒有了也就不會有任何感覺,但納爾遜事後卻堅稱他仍然能強烈的感受到無法克制的從斷肢那裡傳來的痛,甚至還包括想像中的手指塌陷進手掌的感覺。這種在外人看來純屬虛幻的感受對納爾遜來說卻是如此真切,以至於這位海軍爵士從此聲稱他仍有知覺的斷臂正是人類「存在靈魂的直接證明」。精神可以不依賴於肉體而存在!納爾遜的說法是真實的嗎?還是妄想生發出的虛假心理感應呢?或許很多人都以為是後者,因為還有下面的這樣一個故事。

納爾遜紀念柱(Nelson's Column)

[Source:wikipedia]

有一位病人,他在截斷手臂以後很快就生動地體驗到了幻想手臂的感覺,原本他沒有在意,無非是覺得胳膊還在罷了,但幾個星期之後,幻想的手臂開始產生一種特殊的劇痛。他連忙找來醫生詢問,醫生對此也毫無辦法。這個病人出於好奇追問了一句:「我的胳膊被切掉之後,你們把它怎麼處理了?」醫生回答:「這你得去問外科大夫。切掉的胳膊歸他們處置。」病人找到了替他做手術的幾位外科醫生,詢問自己斷臂的下落,醫生們回復他說:「通常,要麼是送到焚化爐燒掉,要麼就是送到病理室。」「至於你的胳膊,」大夫查了一下記錄肯定的說「它在病理室。」不甘心的病人接著又造訪了病理實驗室,他再一次追問自己切下來的臂膀在哪裡?實驗人員說,「送到我們這的手臂太多了,所以我們把你的那條埋在了醫院後面的花園裡。」說罷把他帶到了埋藏地點。病人趕緊挖開泥土,等刨出來一看,自己的斷臂已經長滿了蛆蟲而且皺縮了起來,於是他感嘆道:「呃,沒準這就是我手臂有疼痛感覺的原因。」他拿走了手臂並燒掉了它,從此以後,他的幻想疼痛便再也沒有出現。

這個頗有些志怪味道的故事非常適合成為人們茶餘飯後的談資,事實上,關於手臂或其他肢體斷掉以後人們仍有感覺的事例古已有之。早在16世紀,法國外科醫生帕雷(AmbroiseParé)就曾注意到這樣的病例,這算是相對可靠的記載。然而,令事情真相變得複雜的是,由於幻肢的神奇色彩,圍繞著這一主題的民間傳說四處散播且不斷添油加醋。以至於人們很難分得清哪些故事是真實的病患感受,哪些純粹是外人或當事人自己的臆想,就像上面所講的第二個笑話一樣。

隨著時間的演進,到了美國南北戰爭時期,外科醫生米切爾(Silas Weir Mitchell)在隨軍治療的經歷中發現了大量類似情況。當時沒有抗生素,一旦士兵受到感染的威脅就必須鋸掉肢體,所以截肢手術在那個戰爭年代十分普遍,也正因為如此,米切爾有機會接觸到大量的對已經不存在的四肢仍有感覺的報告。他為這種現象起了一個新的名字「幻肢」(phantom),從此,這種心理表現就擁有了正式的概念名稱。

美國南北戰爭時期的截肢手術非常普遍

[Source: americaslegacylinks.com]

米切爾本人對幻肢的起因也是大惑不解,所以他的第一篇有關該問題的論文是用筆名發表在一本名叫《利平科特雜誌》(Lippincott'sJournal)的刊物上的。這並不是什麼專業醫學期刊,只是一本普通的流行小讀物。大概米切爾也是怕自己的幻肢報告看上去太過離奇,如果自己嚴謹以對,難免遭到同行們的嘲笑。後來證明,米切爾的謹慎或許是有道理的,因為自此之後,關於幻肢的各種荒唐無稽的靈異傳說紛紛出爐,讓人們搖頭不已。這一方面是因為幻肢心理現象的真實基礎為段子提供了許多可信元素,另一方面也是因為幻想的神秘性和靈魂的隱喻迎合了很多喜好精神暗示的人們的內心傾向,就像納爾遜爵士一樣。當然,還有一點因素很關鍵,就是主流醫學對幻肢現象的迴避和遲遲無法解釋它的現實。直到距離最近大約15年之前,《加拿大精神病學雜誌》(CanadianJournal of Psychiatry)中的一篇文章還宣稱幻肢只是人們主觀想像的產物。這篇文章的作者們認為病人太過渴望斷臂的失而復得,因此就產生了斷肢仍在的感受,這一點都不特別,就像一個人極度想念過世的父母,就會覺得仍能看到他們的「靈魂」一樣。這樣的「求仁得仁」的解釋也許符合很多不願輕易迷信特異的人們的口味,但它出現在嚴謹的學術期刊上,只能說明一個事實,就是人類在大腦科學上的突破是在非常近的過去取得的。因為我們現在知道上面的這個論斷,就和那些光怪陸離的幻肢傳說一樣純屬胡說八道。

關於幻肢的起因,除了「求仁得仁」說之外,還有第二種更為流行的解釋:殘留界面說。肢體截斷後,殘肢的斷面上依舊保留了大量的原先通到手上去的捲曲神經末梢[神經瘤(neuroma)]。這些神經瘤容易發炎和感受刺激,當這種刺激信號傳遞到大腦,腦的高級中樞便受到了愚弄,以為已經不在了的肢體仍然存在。這種解釋既形象又簡單,雖然嚴謹的觀察會發現它面臨的挑戰其實非常多,但大多數的醫生仍然選擇相信它。可以毫不誇張地說,在以往的醫學雜誌上總找得出幾百篇非常有意思的病例研究報告。這些報告的現象部分很多是可以再現的,但其解釋卻不乏作者想像出來的牽強附會之處。這不能完全歸咎於腦科學研究者的不嚴謹,而是因為相關研究確實是在不久之前才有了明顯的進展。

幻肢

[Source: theconversation.com]

追溯過去,幻肢報告的廣泛性早就應該引起人們的注意,它並不只是出現在最典型的幻臂幻腿的場合。完全切除乳房的婦女會有幻乳,摘除子宮的患者會仍然感覺痛經,切除陰莖的病人報告說自己有勃起的感受,甚至有醫療記錄記載,一個得闌尾炎的病人懷疑醫生根本沒有為他施行闌尾手術,因為離開手術臺後,他的痙攣性疼痛並無絲毫減輕。有這麼多的案例堆積,為什麼相關領域的推進如此遲滯呢?因為長期以來,人們總有一種傾向,把幻肢等現象當成是謎一樣的臨床奇聞,而不是去開展真切的實驗研究它。這也難怪,囿於技術的局限性,從傳統上來說,臨床神經病學一直是一門描述性科學,而不是一門實驗科學。它長期以來都是亞里斯多德式的,而非伽利略式的。觀察過去19世紀末20世紀初的古老醫學報告,能明顯的看出,很多敏銳的研究者曾提出一些案例心得,也就是所謂的直觀假說,但卻沒有人去做進一步的實驗驗證。

美國加利福尼亞大學聖地牙哥分校腦和認知研究中心教授兼主任拉馬錢德蘭(Vilayanur SubramanianRamachandran)很早就注意到了幻肢現象並對此產生了濃厚的興趣。他最開始接觸的一個患者在車禍中撞毀了面部,但卻在整形手術後堅持說他還有鼻子。拉馬錢德蘭想對此現象進行研究,但前人的困境同樣困擾著他,如果才能擺脫亞里斯多德界而進入伽利略界呢?他一直沒有答案。直到後來,當他閱讀到美國國立衛生研究院(NIH)龐斯(TimPons)在1991年發表的一篇論文時才突然萌發了靈感。他開始轉向一個全新的研究方向。而有趣的是,這又要從一個古怪的雕塑說起。

這像是一個三維的後現代達達主義野獸派作品,雕塑的對象似乎是一個原始人或者是一個猴子,總之不太像正常的人。他略微佝僂的站立著,身體的各個部分完全不成比例。軀幹超級的纖細矮小,手掌卻無比巨大,就像是小小的麋鹿腦袋上長出的碩大的鹿角。腦袋的尺寸中等,比手要小些,但嘴唇和舌頭又佔據了頭部的絕大部分空間。請別誤會,剛才胡謅的藝術標籤只是在開玩笑,這座雕塑並不是什麼藝術家的自我放逐之作,而是出自一位科學家之手。這個人就是腦神經領域鼎鼎大名的加拿大神外專家懷爾德·潘菲爾德(WilderPenfield)。潘菲爾德並不是一時興起兼職搞什麼雕塑創作,他只是在用一種可視化方法來展現自己重要的研究成果。還記得我們前面提到的足底反射嗎?對,潘菲爾德的成果就是大腦到身體的映射。

皮層侏儒(Cortical homunculus)

[Source: wikipedia]

在20世紀40年代到50年代之間,潘菲爾德對局部麻醉的病人做了大量的腦外科手術。大腦雖然是一團密集的神經組織,但搞笑的是它本身卻沒有痛覺,所以在做手術時,腦的許多部分常常暴露在外,潘菲爾德就抓住這樣的露腦機會進行了一系列大膽的從未有人嘗試過的實驗。他用一根電極刺激病人大腦的不同位置並詢問病人他們對應的身體感覺。這引出了兩類主要的成果。其一是,病人在電極刺激之下會產生出各種各樣的反應、圖像甚至記憶,潘菲爾德藉此就定位出了引起這些認知反應的不同腦區。其二,潘菲爾德注意到在左右腦的兩邊緣都有從頂到底分布著的狹長條形帶,當用電極沿著這條條形帶移動並施加刺激時,就會陸續激發出身體各不同部位的感受。比如說,在腦頂部把大腦分成兩半球的溝裂處,電刺激會引起生殖器的感覺。再往兩側移動,電刺激會引起足部的感覺。潘菲爾德從腦的頂部沿著條狀區域一路往下,依次發現了腿、軀幹、手、拇指、臉、嘴唇、直到最後咽喉位置的感應分布規律。當把這些實驗受試者報告的身體響應部位依次序對應的標註在大腦的邊緣線上時就構建了一個二維腦區映射。進一步的,將其三維化,以每一個大腦反射區的面積佔條形帶腦區總面積的比例來修正對應的身體部位的尺寸,就塑造出了剛才介紹的怪誕的小矮人。人們給他起了一個響亮的名字叫做「皮層侏儒」。皮層侏儒畸變的體型恰好直觀的反映出每個身體部位在大腦中的反射區權重,比如說,人的嘴唇和手指是異常敏感的,這是因為他們對應反射區的腦面積很大,甚至與整個軀幹所佔的反射面積相當,故此反映在皮層侏儒的造型上,嘴唇和舌頭的大小几乎等同於整個軀幹的尺度。

拉馬錢德蘭說,皮層侏儒給了他入行以來最深刻的印象。極具創意的可視化展示有的時候確實能幫助後來人迅速的找到感覺。然而,皮層侏儒既是開創性的,同時也是粗糙的,拉馬錢德蘭需要建立更為可靠的實驗映射方法,特別是當他面臨幻肢問題的時候,他究竟該去怎樣做呢?

圖書推薦

書名:第一推動·生命系列 腦中魅影

作者[美] V. S. 拉馬錢德蘭 [美] S.布萊克斯利

譯者:顧凡及

出版社:湖南科學技術出版社

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