首次揭秘!大腦切掉一半的人為什麼還能活下去?

2020-12-06 健康界

大腦是一個神秘的器官，分為左腦和右腦，它們通過建立複雜的神經網絡進行交流，幾乎承載了我們所有的智能活動（注意、學習、記憶、溝通和決策等），還主導機體內一切生理活動，並調節機體與周圍環境的平衡。

在人們印象中，左腦和右腦缺一不可，但世界上還真有半個腦袋存活下來的。

最近發表在《 Cell Reports》的一項研究表明：6名患者大腦一半被切掉後，可以像正常人一樣生活，並首次解釋了其中的原因。

原文標題

這個研究還是非常令人驚訝的。要知道，左右大腦連接緊密，還各司其職，如右側的肢體活動主要受左腦控制，而左側的肢體活動主要受右腦控制，大腦被切掉一半後還能像正常人一樣生活，另一半大腦是怎麼做到的呢？

沒有被切掉的大腦變得更強大

我們先來簡單了解一下這個研究，6名患者（HS 1-6）（如圖1 ）在兒童時期因為患病進行了半大腦切除術，有2個兒童進行了左半球切除術，4個兒童進行了右半球切除術（如圖2）。

圖1 HS 參與者的人口統計學和神經學信息

圖2 半球切除術的大腦解剖

在這6名兒童長大成年後（20歲~29歲之間），來自加州理工學院（the California Institute of Technology）等眾多機構的研究人員為了探討這6名患者半球大腦的內在功能連接性，另選取了6人作為對照組（CNT; n = 6），讓他們在放鬆的情況下（有助於排除外界的幹擾）以及在序列參數相同的腦功能磁共振成像（fMRI）下進行大腦掃描，通過追蹤血液氧合水平依賴性信號(BOLD)評估大腦各模塊的活動情況。

第一作者Dorit Kliemann表示，「當我看到電腦裡面的fMRI圖像只顯示出一半的大腦時，我還是非常驚訝的，因為這些圖像竟然來自和我剛剛一起聊天和走路的那些人。」

研究人員運用兩種不同層級的模塊方式（如圖3）對受試者和對照組進行不同分塊的研究。有研究證明，大腦的不同區域處理不同的消息，如軀體運動中樞、軀體感覺中樞、視覺中樞、聽覺中樞、語言中樞......

圖 3.大腦分塊

研究人員為了證明大腦這種「功能」的普遍性，還設立了一個大樣本數據集，也就是跟之前的腦基因組學超級項目（Brain Genomics Superstruct Project，GSP）的參與者進行比較，包含一個T1加權相結構MRI掃描結果，以及一個或兩個靜息狀態下的功能MRI掃描結果。

在研究之前，研究人員Dorit Kliemann認為大腦各模塊之間的連接性會變弱，可是結果卻恰恰相反，發現被切除半個大腦的這6名患者各模塊之間的連接性都得到了顯著的提高。

圖4 人腦功能連通性

從上圖（A）中，灰色柱形圖代表GSP數據分布、藍色代表CNT、紅色代表HS，我們可以明顯看出各模塊外部連接顯著增加，模塊內部也顯示出了和對照組一樣強而等效的連接性。從上圖（B）中，除了一名HS3患者，所有半球切除術患者模塊之間的連接性得到了顯著的提高。

也就是說這6名患者儘管失去了一半大腦，但是還是像正常人一樣生活，主要原因是剩餘的一半大腦得到了加強，也就是大腦各模塊的連接緊密性得到了顯著提高，彌補了缺失大腦帶來的影響，這也可能反應了模塊之間的相互作用可能是半球切除術患者功能重組的特徵。

儘管大腦半球切除術已經有一定發展，但還一直不清楚大腦究竟發生了什麼轉變，這項研究首次從大腦內在結構上展示了大腦內在的變化。

大腦可塑性非常強大

首次大腦半球切除術其實可以追蹤到1926年，美國神經外科醫生Walter Dandy醫生首次為一名患有大腦膠質腫瘤的病人切除了半個大腦，並且取得了成功。

文獻中還有許多其他案例記錄了大腦強大的可塑性：

例如，發表在《生命科學》上的一個報導，一個小男孩的右半大腦三分之一被切除，切除的大腦包括負責視力的部分。幾年後，神經科學家發現小男孩左側大腦開始承擔缺失的視覺任務，而且小男孩可以看得很清晰。

例如，發表在《柳葉刀》上面的一個白領案例，也展示出了大腦強大的可塑性。一名44歲法國男子的腦部做CT和核磁共振掃描後驚訝地發現，其腦室裡充滿了腦脊液，原本正常的腦組織由於受擠壓薄得像一張紙(如圖5)。令人吃驚的是，這位「幾乎沒有大腦」的患者智商竟有75，不僅像正常人一樣娶妻生子，甚至還幹著政府公務員的差事。

圖5 社會功能正常的男子大規模腦室擴大

例如，發表在《健康時報》的一個例子，17歲的劉俏因為癲癇就醫，去醫院結果發現她在右腦已經毫無用處，甚至還拖後腿，給正常的左腦添麻煩搗亂，這也是引發癲癇的原因。醫生建議她做半腦切除術，雖然當時她和家人都感到不可思議，但沒有其他好的治療辦法。好在手術進行的很成功，如今劉俏已經結婚生子，有一個幸福美滿的家庭。

這些案例足以說明，腦組織可塑性非常大，在適當情況下，能夠自動適應腦損傷。

講到這裡，可能會有人疑惑，為什麼腦梗死、腦出血等疾病，可能只是損傷了小部分腦組織，為什麼會帶來嚴重的後果，如偏癱、失語、死亡。

在這項研究中，研究人員提到了一個關鍵的問題，可能只有在兒童時期進行過半球切除術的患者，才可能會保持驚人的重塑能力。

但不管怎樣，研究人員希望能了解大腦受傷或中風後，大腦應該如何自我修復，以及大腦正常區域如何補償受損或丟失的區域，並採取有針對性的幹預策略，來幫助更多的腦損傷患者。

最後，給大家普及一下什麼是大腦半球切除術，指開顱將整個大腦半球皮質及其下方的白質和部分基底節一同切除，僅保留丘腦和下丘腦的一種手術。一般來說，切除大腦半球會對運動、人格和記憶產生嚴重影響，但特殊情況下，一個大腦半球嚴重受損，切除後對人體功能影響不大或者可逐步恢復，接受手術者年齡越小其功能恢復能力越強。

參考文獻：

[1]Feuillet, L., Dufour, H., and Pelletier, J. (2007). Brain of a white-collar worker.Lancet 370, 262.

[2]https://www.livescience.com/hemisphere-removed-brain-plasticity.html

[3]https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2211-1247%2819%2931381-6

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