人类真神奇!大脑被整整切掉一半还能正常生活

作者:晴空飞燕/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-12-04

让我们通过核磁共振来看看这是怎么做到的。

人类真神奇!大脑被整整切掉一半还能正常生活

图源:Caltech Brain Imaging Center

我们总是会听到这样让人震惊的故事:有些人虽然一部分的大脑被毁或者丢失,却仍然过着正常的生活。这种情况虽然看似有违逻辑,但却真实存在。在某些情况下,我们的大脑有一项非常不可思议的技能,它能根据缺失的部分来重塑自己的功能。 

一项关于缺失脑半球的人群的新研究为这一点是如何实现的提供了线索,揭示了当人的大脑部分缺失时,它仍然具有出色的多任务处理能力。

加州理工学院的神经科学家Dorit Kliemann说:“初次见到这些脑部缺失的人时,你几乎不会觉得他们有什么与常人不同之处。”

“当我坐在电脑前,看到这些只显示了半个大脑的核磁共振图像时,我仍然感到惊讶。这些图像来自于我的研究对象,而不久之前,我亲眼看到他们交谈和行走,而且他们还选择把业余时间贡献给科学研究。”

在众多研究对象中,有六人在童年时期就经历了可怕的大手术。为了治疗罕见而极端的癫痫病,他们不得不接受脑半球切除术。这种手术只有在癫痫“灾难性”发作或药物治疗失败时才会使用。

Kliemann.说:“这些患者竟然能做到那么多事情,真是太神奇了。虽然他们面临着挑战,但是考虑到他们缺少一半的脑组织,他们的认知能力仍然非常出色。”

将这些缺失了脑半球的患者的核磁共振扫描结果与未切除任何脑组织的六位对照者进行对比,再结合大脑上部结构基因组项目的数据库中储存着的1482份脑部核磁共振扫描图像,Kliemann及其同事发现,只有一半大脑的人,他们的静息状态脑活动模式与具有完整脑组织的对照组是很相似的。 

但是研究小组还发现了不同之处:接受过脑半球切除术的参与者,大脑网络之间的联系更多。 

这些大脑网络涉及到大脑的两个半球,控制着注意力、感觉和情绪与记忆等边缘活动。研究表明,网络内部的活动影响着人们的运动控制能力,而网络之间的连接对于工作记忆之类的执行能力至关重要。

接受过半球切除术的六位研究参与者的大脑网络连接一直在增加,并且这种连接的增加并非只发生在单一的网络中,而是在不同的网络中都能探测到。例如,负责控制注意力的网络与控制视觉的网络之间的连接就比正常情况多。而无论是否接受过脑半球切除术,不同网络间的连接模式仍然保持不变,只是接受过半球切除术的人连接的数量会增加而已。

来自卡内基梅隆大学的神经科学家Marlene Behrmann在接受《纽约时报》采访时评论道:“接受过半球切除术的人的大脑网络似乎可以同时处理多任务。”

研究人员在论文中解释说,网络之间连接的增加反映了剩余的脑组织是如何为了维持认知功能和意识,去补偿大脑可用部分的硬件损失。

研究人员指出,由于样本量很小,他们无法将大脑活动的差异与特定的行为或认知能力上的差异关联起来。

在未来的研究中,研究团队希望能够进一步探索这些大脑网络是如何共同协作以补偿缺失或损坏的脑组织,继而完成某项具体的任务,正好与此次试验中大脑的静息状态截然相反。

此外,理解不同的大脑网络是如何通过增加连接来完成多重任务也许会帮助科学家发现治疗其它脑创伤的方法。

Kliemann说:“最令人吃惊的是,有些人只靠一半大脑就能正常生活,但有时脑中很小的病灶(如中风)或脑外伤(如自行车事故或肿瘤)却可能具有毁灭性影响。”


蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者晴空飞燕,转载须授权

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