...大腦活著?這項發表在《細胞》上的研究揭秘大腦驚人「可塑性」

一半的大腦被移除後，大腦還能正常運作嗎？又如何重新自我連接？加州理工學院開展的一項新研究的掃描結果顯示，兒童時期經歷過大腦半球切除術的人，大腦是如何繼續運作的。

莫妮卡·瓊斯的第一個兒子出生後不久，就被發現患有罕見的神經系統疾病，大腦一側異常大。小亨利一開始不得不忍受每天數百次癲癇發作的痛楚。儘管接受了大劑量的藥物治療，他身體和心靈上的扭曲創傷卻難以改變。大概15-16個月大時開始，小亨利就斷斷續續進行了幾次手術，最終在3歲時完成了完整的解剖半腦切除術。

該種手術操作最早於1920年代開發，用於治療惡性腦腫瘤。在20世紀，更是有100多人曾接受過這種切除術。但是，它在患有腦畸形，頑固性癲癇發作或疾病僅限於一半大腦的兒童中取得了成功，甚至令經驗豐富的科學家都感到驚訝。

術後，許多孩子能夠走路、說話、閱讀和完成日常任務。大約有20％的接受該手術的患者在成年後找到了正常的帶酬工作。

11月19日發表在《細胞報告》雜誌（Cell Reports）上的研究表明，由於大腦其餘一半的重組比較成功，一些人從手術中恢復得很好。

科學家們發現了各種各樣的網絡，這些網絡可以吸收被切除的鬆弛組織。加州理工學院的認知神經科學家，該研究第一作者多裡特·克裡曼（Dorit Kliemann）說：「大腦非常具有可塑性。」「它可以彌補大腦結構的急劇喪失，在某些情況下，其餘的網絡幾乎可以支持典型的認知。」

這項研究部分由瓊斯夫人和她的丈夫成立的非營利組織資助，該組織倡導幫助其他需要手術來阻止癲癇發作的人。這項研究的發現，可能會為那些在幼兒期以後進行半腦切除術的人提供鼓勵。

當進行半球切除術的人進行大腦掃描以進行研究時，他們的行為就好像是其他通常成熟的成年人一樣，握著克利曼博士的手，然後閒聊，完全和正常人沒什麼差異。通過腦功能磁共振成像（fMRI）圖像，才發現這些人其實在童年時期大腦就被切除了一半。

加州理工學院認知神經科學家，研究的合著者拉爾夫·阿道夫斯（Ralph Adolphs）表示，每當他們研究這些大腦掃描圖像時，就會被深深地震驚。

「如果您採用其他任何系統，例如心臟——並且將其分成兩半，那麼它將無法正常工作。拿起筆記本電腦將其摔成兩半，也會無法使用。」

大多數大腦網絡都使用兩個半腦來運作。例如，面部識別涉及大腦皮層的兩側。其他技能（例如移動四肢的能力）由大腦的相對兩側處理。右半球控制身體左側的運動，而左半球控制右臂和右腿。

卡內基梅隆大學的認知神經科學家Marlene Behrmann生動地描述稱：「就像您需要一個樂隊的所有不同成員一起演奏，才能獲得同步且連貫的音樂。」

研究人員特意考察了大腦中負責視覺、運動、情緒和認知能力等日常功能的神經網絡，然後將這些大腦掃描結果與資料庫中的1500張大腦圖像進行比較。

結果發現，切除了一半大腦的受試者的腦功能與正常人無異。研究人員發現，儘管只有半個腦的人類個體，其大腦的連接類型保持不變，但負責處理感覺運動信息、視覺、注意力和社交線索的不同區域卻得到了增強，與普通大腦相比，它們之間的交流更加頻繁。切除一半大腦，可能並不會對他們的人格和記憶造成明顯的影響，還反而能預防嚴重的發作性疾病。

該結果對於研究者和家庭試圖了解大腦半球切除術後大腦如何適應和功能的研究結果是令人鼓舞的。此前，科學共識一直認為，半腦切除術最好在很小的年齡（4-5歲的孩子）之前進行——這樣，隨著年齡的增長，就更容易恢復正常的功能。雖然兒童早期的神經可塑性更強，但這項新的研究表明，在任意結束日期後都可以有手術成功的可能。參與此次研究的受試者年紀從20-30歲不等，均在童年時期因癲癇接受了大腦半球切除術。

克利夫蘭診所的兒科神經病學專家阿賈伊·古普塔（Ajay Gupta）博士說：「我認為越來越多的證據表明，大腦可塑性確實是一個長期存在的現象。」他在手術後隨訪了近200名兒童。

在患者預後中起更重要作用的一個因素是癲癇發作開始的年齡。手術仍然被認為是醫療後的最後手段。但是，如果可以限制癲癇發作的持續時間和由此導致的腦損傷，則患者可以恢復更多的功能。

加州理工學院的神經科學家，這項研究的合著者林恩·保羅（Lynn K. Paul）說：「另一半大腦不得不在患者接受治療之前承擔額外的責任。」 「當您取出受損的半腦時，它將繼續這樣做。因此，我們真正想要的是保護正在發揮作用的半腦。」

八小時的手術還是風險很大的。古普塔博士說，必須一次一次地切除腦組織。如果甚至殘留細小纖維，它最終也可能導致癲癇發作並影響大腦的健康一側。還有持續頭痛和大腦積水的風險。

手術後，兒童在手和手臂的控制上明顯變弱。他們的視線在那一側變得受阻，他們也可能會失去識別聲音來源的能力。「有些事情肯定需要更高水平的康復和學習。例如，閱讀、寫作和數學。」然而，在許多情況下，這些技能已經被潛在疾病所損害。

事實上，以往的醫學文獻中可以找到許多有關大腦驚人適應能力的記錄，例如，一個男孩在小時候做了右半腦摘除術，其中也包括負責視覺的腦區，但在手術幾年後，神經科學家發現他的左半腦承擔起了原本由右半腦承擔的視覺功能，他的視覺也因而恢復如初。

而參與此次最新研究的科學家們希望能進一步理解大腦如何在受傷或中風後進行自我重組，以及部分腦區如何彌補受損或缺失部分的功能，利用這些研究結果，醫生或可制定出針對性的幹預策略，為更多大腦受損的患者提供幫助。