對損傷的反應

學習目標問題 2-13 受損的大腦能自我重組到什么程度？什么是神經(jīng)發(fā)生？

圖2.20

一名6歲的孩子接受了手術，結束了可能危及生命的癲癇發(fā)作。雖然整個大腦半球的大部分被切除，但她剩下的半球通過讓其他區(qū)域工作來補償。約翰斯·霍普金斯大學的一個醫(yī)療小組回顧了他們所實施的兒童半球切除術。雖然對側手臂的使用受到了影響，但該醫(yī)療小組報告說，他們對患兒的記憶力、個性和幽默感保持得如此之好感到“震驚”（Vining et al., 1997）。孩子年齡越小，剩余半球接管手術切除半球功能的概率就越大（Choi, 2008; Danelli et al., 2013）。

我們在前文中了解了神經(jīng)可塑性，即大腦如何適應新情況。我們經(jīng)歷大大小小的不幸時，大腦會發(fā)生什么呢？一起來探討一下大腦在受損后的自行修復能力吧。

大多數(shù)腦損傷的影響可以追溯到兩個如鐵的事實：（1）與被割開的皮膚不同，被切斷的大腦和脊髓神經(jīng)元通常不會再生。如果脊髓被切斷，人可能會永久癱瘓。（2）一些大腦功能似乎預先分配給了特定區(qū)域。一個新生兒的顳葉面部識別區(qū)域如果受到損害，就會永遠無法識別他人的面孔（Farah et al., 2000）。但也有好消息：一些神經(jīng)組織可以在損傷后進行重組。

神經(jīng)可塑性也可能在嚴重損傷后發(fā)生，尤其是在幼兒身上（Kolb, 1989）（圖2.20）。束縛誘導療法的目的就是實現(xiàn)大腦神經(jīng)的重新連接，有效改善腦損傷兒童甚至是成年中風患者的靈活性（Taub, 2004）。治療師限制患者功能齊全的肢體，強迫他們使用“壞掉”的手或腿，逐漸對患者的大腦重新進行編程。有一位50多歲的中風患者，治療人員限制住他的好胳膊和好手，安排他去擦桌子。慢慢地，他的壞胳膊恢復了行動能力。隨著大腦受損部分的功能遷移到其他腦區(qū)，他逐漸重新學會了寫作，甚至還可以打打網(wǎng)球（Doidge, 2007）。

大腦的可塑性對盲人或聾啞人來說是個好消息。失明或失聰使他們未使用的腦區(qū)可作其他用途，如聽覺和嗅覺等（Amedi et al.，2005; Bauer et al., 2017）。如果一個盲人能用手指閱讀盲文，那么對應該手指的腦區(qū)就會擴大，因為觸覺信號會侵入通常幫助人看東西的視覺皮質(zhì)中（Barinaga, 1992; Sadato et al., 1996）。神經(jīng)可塑性也有助于解釋，為何在學習另一種語言之前先學會了手語的聾人，周邊視覺和運動檢測視覺得到了強化（Bosworth & Dobkins, 1999; Shiell et al., 2014）。以手語為母語的聾人，其顳葉區(qū)域（常用于接收聽覺信號）無法接收到刺激，最后會選擇接收其他信號進行加工，例如視覺系統(tǒng)中那些用于觀察和解釋手語的信號。

通常用于特定功能的其他腦區(qū)在因疾病或損傷而空出來時，也可能發(fā)生類似的再分配。如果大腦左半球的語言功能被左半球緩慢生長的腫瘤破壞，右半球可能會對其進行補償（Thiel et al., 2006）。當天生沒有手的人使用腳來執(zhí)行日常任務時，他們大腦中對應手部的體感皮質(zhì)會非常活躍，即使他們從來沒有過手（Striem-Amit et al., 2018）。那么，腿部以下截肢患者的性交體驗是怎樣的呢？“我實際上是在幻肢上體驗高潮的，”該患者稱，“而且那里的感覺范圍要比之前大得多得多，因為它不再僅僅局限于我的生殖器上。”請回看圖2.17，體感皮質(zhì)的腳趾區(qū)域與生殖器區(qū)域相鄰（Ramachandran & Blakeslee, 1998, p. 36）。

盡管大腦經(jīng)常試圖通過重組現(xiàn)有組織來進行自我修補，但研究人員正在爭論的是，它是否也可以通過神經(jīng)發(fā)生（neurogenesis），即產(chǎn)生新的神經(jīng)元來進行自我修復（Boldrini et al., 2018; Kempermann et al., 2018; Sorrells et al., 2018）。研究人員已經(jīng)在成年小鼠、鳥類、猴子和人類的大腦深處發(fā)現(xiàn)了嬰兒神經(jīng)元（He & Jin, 2016; Jessbergeret al., 2008），這些神經(jīng)元以后可能與鄰近的神經(jīng)元形成連接（Gould, 2007; Luna et al.，2019）。神經(jīng)發(fā)生因人而異，為我們?yōu)楹我宰约邯毺氐姆绞襟w驗某個共同的過程提供了佐證（Kempermann, 2019）。

干細胞可以發(fā)展成任何類型的腦細胞，也存在于人類胚胎中。如果在實驗室里大量生產(chǎn)神經(jīng)干細胞并注射到受損的大腦中，它是否能替代缺失的腦細胞呢？在如何生產(chǎn)類似人類神經(jīng)元功能的干細胞方面，各個大學和生物技術公司的研究人員持續(xù)取得新的突破（Lu et al., 2016; Pasca et al., 2015）。該種干細胞研究不僅有助于治療患病或受損的大腦，還有助于了解大腦發(fā)育、記憶和其他基本精神過程（Mariani et al., 2012; Sun et al., 2015; Zhang et al., 2016）。是否有朝一日，外科醫(yī)生能像我們在破舊的運動場上重新種草一樣重建受損的大腦呢？敬請期待吧。運動、睡眠以及其他無壓力但有刺激的環(huán)境是神經(jīng)發(fā)生的自然促進因素，我們也可以從中獲益（Liu & Nusslock, 2018;Monteiro et al., 2014; Nollet et al., 2019）。