這些人大腦只剩一半也能活，神經網路甚至比你還強
只有半個大腦卻能存活，這聽起來非常不可思議。但現實中真的存在這樣的一批人，他們因為癲癇等疾病而不得已切除了一側的腦半球。許多在兒童時期進行手術的人，不僅健康地成長了，大腦活動和功能都與常人無異，而最新發表在《細胞報告》的研究還發現，這些人剩下的一側大腦的神經網路連接要更活躍，更緊密。
撰文丨楊心舟
少了半個大腦的人
Elena Peral從外表看來與普通人並無兩樣，她看起來身材勻稱，談吐也非常自然，並且還經常展示她標準的露齒笑。她日常有著正常的社交，保持著積極的生活態度，甚至還在兒童腫瘤中心找到了一份工作。但當Elena進行核磁共振掃描時，掃描圖像就能清晰地展示出她與常人的不同，掃描圖中的她明顯少了半個大腦。
Elena Peral
這種腦半球缺失並不是天生的，而是醫生為了規避一些極端大腦疾病風險，別無選擇的辦法。Elena還是嬰兒的時候就展現出了不同於常人的表現，比如她只用左邊的手臂撐著地板爬行，右邊的手臂習慣性地放在胸前。等到她18個月大時，Elena就開始遭受嚴重的癲癇折磨，而這些病症隨著年齡增長越來越嚴重，甚至轉變成強直痙攣等可能致命的癥狀。
腦部檢測結果顯示，Elena的左側大腦會持續地釋放不正常的電信號，這種電信號會經常突然性地爆發，並且越過分隔左右半球的胼胝體，最終對正常的右側大腦造成影響。在連續4年服用藥物的保守治療宣告失敗後，Elena的主治醫生和父母迫不得已選擇了切除她的左側大腦。
術後，Elana的各種病症立即得到了改善，再也不會產生癲癇和肢體不協調。有人也曾懷疑，她帶著半個大腦是無法長大的。但Elena現在不僅已經成年，並且活得與正常人一樣，如果不告訴對方，很難有人能想像到面對面交談的人只擁有一半的大腦。
現實中，還有一些如同Elana的人，在別無選擇地情況下放棄了自己的另一半大腦。而最早一批被執行大腦半球切除術（hemispherectomy，HS）的人在90年前就出現了，當時的神經外科醫生Walter Dandy為5名患有腦膠質瘤的病人移除了長有腫瘤的半側大腦。受到啟發，到了上世紀30年代，醫學界也開始將半腦切除術引入用於治療半側癱瘓和癲癇。
當時的技術還談不上有多精湛，通常是覺得哪一側大腦有問題就直接對其進行完全切除。因此，患者預後也參差不齊，比如Dandy執行手術的5名患者中，4名都沒能活過3個月。但隨著科學界對大腦生理結構的了解，以及核磁共振和腦電技術的發展，醫生能夠更精準地切除所需的部位，儘管名稱仍沿用著大腦半球切除術，但手術中也並非一定要切除整個半腦。
現在，大多數進行該類手術的人群都是幼兒或者兒童。原因就在於兒童的大腦可塑性會更強，因此即使完成了切除術，剩下的一半大腦可以及時適應，重新發育並完成代償功能。實例也證明，兒童執行大腦半球切除術後效果最好，在義大利神經外科醫生F.Guzzetta進行的5例兒童HS手術中，4名都持久性地擺脫了癲癇的困擾。
神經網路更緊密的半腦
儘管現在大腦半球切除術已經有一定發展，但像Elana一樣的患者，他們的大腦究竟發生了什麼轉變其實還並不清楚。這也是美國加州理工學院Dorit Kliemann一直在思考的問題。她以前觀測到許多奇特的病人案例，比如有些人生下來就沒有胼胝體，這意味著左右腦半球的阻隔天然地消失了，但這些人卻仍能發展出正常的神經網路。
Kliemann經常會對大腦的高度可塑性感到非常驚訝，或者說非常痴迷。根據那些對大腦半球切除術後的長期跟蹤研究，Kliemann更加確定了這一點，比如美國克利夫蘭醫學中心的Ahsan Moosa，他本身是一名癲癇手術醫生，同時他也對115名進行了HS手術的兒童開展了長期跟蹤調查，結果顯示這些兒童基本都能夠在術後恢復高度的認知和感覺運動功能。
還有一些患者在手術時可能會破壞一些與感覺或運動相關的腦區，但是在後續的恢復期，病人都能逐漸重新獲得相應的能力。而語言主要相關的半球被切除後，患者一開始會喪失語言功能，但大多數人都能逐漸重拾語言表達能力。這意味著，大腦中控制不同功能的腦區之間的神經網路是能夠重塑的。
在最新發表在《細胞報告》上的研究中，Kliemann招募了6名幼年接受過大腦半球切除術的成年人，對他們的大腦進行了核磁共振掃描，並重現了這些患者大腦的靜息狀態神經網路。
L（左）和R（右）代表著病人被切除的是哪一側大腦
這6名受試者與另外作為對照的6名正常人被要求以放鬆的姿態進入核磁共振儀器，因為靜息狀態下的大腦網路可以排除外界信息的干擾，能更好地展現出原始自發的腦神經網路。Kliemann根據經典的腦模塊分類對不同的腦區進行了檢測，包括視覺、運動、情感和認知等關鍵性模塊。為了保證結果的準確性，她還用兩種不同層級的模塊分析方式對受試者大腦展開了研究。
在實驗開始前，Kliemann認為這些移除了半個大腦的人，各個模塊之間的神經網路連接要更弱。但是結果卻剛好相反，大腦有缺失的人不僅展現出了完整的神經網路聯繫，並且有些模塊之間的聯繫甚至還要更緊密。從下面的圖中可以看出，藍色的點代表著正常人，而非藍色的點分別代表了6名做過手術的人。其中大多數病人不同的腦區模塊內部（within）的聯繫幾乎與常人無異，而模塊之間（between）展現出了比常人更強的神經網路聯繫。
在對不同模塊之間進行評估分析後，Kliemann發現與常人相比，有些模塊之間的聯繫確實很強，比如病人大腦的運動控制模塊和語言交流模塊之間的聯繫要更加緊密。「看起來這些人的神經網路聯繫更加緊密了，」 Kliemann表示，「這些病人的大腦不僅看起來很正常，6名患者的大腦中的神經聯繫都有所增長。」
可塑性的謎團
Kliemann的結果首次展示了大腦無與倫比的可塑性，即使大腦缺失了一部分，甚至缺失一半，它都能通過自我重塑來獲得丟失的神經網路和特定功能。
儘管現在這一現象仍然難以解釋，Kliemann也在論文中也提到了兩種可能性，一種是這些病人中產生了一種新的聯合通路。按照正常人的大腦來說，分隔左右大腦的胼胝體就是聯合通路之一。而這些切除了一半大腦的人很有可能獲得了另一種聯合通路。而第二種解釋就是病人剩下的大腦在半腦內部發展出了替代的神經迴路，這一點聽上去更加可信，因為它們剩下的大腦神經網路確實更發達了。
當然，無論是哪一種可能，有許多像Elana一樣備受癲癇折磨的病人，都已經通過大腦半球切除術從無盡的痛苦中解脫出來。儘管他們付出了半個大腦的代價，但至少他們還活著，仍然能像健康人一樣社交、運動和工作。而Kliemann的結果也顯示他們剩下的大腦也在展現出了更強、更緊密的聯繫。
Elena曾表示「我並不覺得自己和別人有什麼不一樣，」現在看來，她還真有，不同之處就是那有著更強大神經網路的右腦。
原始論文：
Intrinsic Functional Connectivity of the Brain in Adults with a Single Cerebral Hemisphere
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)31381-6
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