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如果只有半個大腦,人生還有多少可能?

http://finance.sina.com   2020年06月21日 18:29   北京新浪網

  來源:賽先生

  用一根上天賜予作爲“功能儲備”的神經把原本連接受損大腦半球的癱瘓肢體連接到健康半球上,便可使癱瘓肢體恢復功能,這個天方夜譚般的故事卻被外科醫生們實現了,順帶還證明了“人類可以完成一側半腦對雙側肢體的控制”的科學猜想。

  半個大腦的女孩和切除1/6大腦的男孩

  埃琳娜•佩拉爾(Elena Peral)從外表看來與普通人並無兩樣,談吐非常自然。她有着正常的社交,甚至還在兒童腫瘤中心找到了一份工作。

  但當埃琳娜進行核磁共振掃描時,你會發現她明顯少了半個大腦。這種腦半球缺失並不是天生的,而是醫生爲了規避埃琳娜日後可能發生的一些腦疾病風險不得已採取的切除術所致。

  有人也曾懷疑,她帶着半個大腦是無法長大的。但埃琳娜現在不僅已經成年,並且活得與正常人一樣。

  無獨有偶,坦納·柯林斯(Tanner Collins)因爲腦部良性腫瘤導致癲癇發作。在7歲的時候,外科醫生爲他做了開顱手術,切除了他大腦右半球1/3的組織。

  手術切除了坦納大腦中整個右側枕葉(Occipital Lobe),以及一半顳葉(Temporal Lobe)。這些腦葉決定我們能否看到事物,以及把人或事物的名字逐一對上號。

  手術前,醫生不知道他還能不能認識自己的父母,或者還能不能正常地成長髮育。但神奇的事情發生了,儘管失去了超過15%的腦組織,柯林斯似乎並無大礙。

  2019年《細胞-報告》(Cell Reports)發表的一項針對6名切除半腦兒童的研究使我們對於兒童大腦的可塑性從驚訝變成讚歎。

  6名兒童因爲患病而不得已切除了半個大腦,其中2名兒童切除了左半球,4名兒童切除了右半球,但發現這6名兒童長大成年後(20~29歲之間)可以像正常人一樣生活。

  研究人員發現主要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,彌補了缺失部分大腦帶來的影響。

  成人若只有半個大腦,還有多少可能性?

  兒童大腦的可塑性非常強,其結構與功能會因爲不斷使用而發生相應的改變,從而,在適當情況下,能夠自發性適應腦損傷。

  那麼,成人的大腦可塑性又如何,有沒有可能激活成人大腦的可塑性呢?

  目前,研究人員對大腦可塑性的探索主要分爲兩方面,我們下面將要介紹的就是幾位外科醫生從病態大腦入手的探索。

  一方面從健康大腦入手,分析腦結構,探索腦功能,研究神經細胞及它們之間的聯絡。

  另一方面從病態大腦入手,比如,結合腦中風、腦癱、腦損傷等中樞神經疾病探索大腦可塑性。

  大腦的不同腦區之間有各自的分工,這一點早已爲我們所知。

  20世紀50年代末,美國國家科學院院士、加州理工大學的佩斯里教授通過割裂腦實驗證實了“左右腦分工理論”,他也因爲在此方面做出的突出貢獻於1981年獲得了“諾貝爾生理學或醫學獎”。這個理論的核心便是:

  左腦接受身體右側的感官知覺和支配右半身的活動;

  右腦接受身體左側的感官知覺和支配左半身的活動。

  因此,成人如果發生了某側大腦半球的損傷,便會在對側產生嚴重的功能喪失,即:左腦損傷就會導致右側肢體偏癱,右腦損傷會導致左側肢體偏癱。與兒童不同,成人的這種功能喪失往往是非常嚴重的,且終身遺留的。

  有趣的是,早在1872年,《新英格蘭醫學雜誌》(當時刊名《波士頓外科與醫學雜誌》)上就曾發表過一篇美國科學院院士、神經科學家布朗•塞卡爾(Brown Sequard)的 “布朗塞卡爾猜想”,也叫“一側半腦猜想”:

  人可以完成一側半腦對雙側肢體的控制,能產生雙側的運動並接受雙側的感覺。

  這個猜想,引發了一批中國醫生的注意,與很多“意外”的醫學發現類似,這些醫生們並不是從“腦”着手研究,而是從“手”着手。

  頸七神經“移花接木”

  事情要從20世紀80年代說起。

  復旦大學附屬華山醫院(原上海醫科大學附屬華山醫院)手外科顧玉東院士當時正在致力於“臂叢神經損傷”的治療和研究。這種損傷多由工傷、交通事故等原因引起,患者上肢功能部分或完全喪失,甚至導致終身殘疾。

  在診治了1000多例這類的臨牀病例,顧玉東發現,這種周圍神經損傷類疾病有一個規律——支配手及上肢和肩背、胸部的感覺和運動的臂叢神經一共有五根,最中間那根稱之爲“頸七神經”,而單純這根神經的損傷或缺失,對整個上肢的功能並不會造成不可替代的影響,依此看來,這根神經似乎是上天賜予人類作爲“功能儲備”的巨大資源寶庫。

  那麼這根似乎作爲“功能儲備”的神經是否可以另作他用?

  基於這個思路,顧玉東成功創建了“健側頸七神經移位治療臂叢神經損傷”的手術方案,即將健側頸七神經束作爲供體去連接病側肢體的靶神經,通過來源於控制健側上肢神經束的“動力”來帶動患肢,進而實現患肢功能的改善。

左右頸七神經交叉移位術治療中樞性偏癱示意圖左右頸七神經交叉移位術治療中樞性偏癱示意圖

  外科醫生利用“健側頸七神經移位”,居然可以讓患者受傷癱瘓的肢體康復,這一治療方案的成功讓醫生們對“頸七神經”這個巨大的“功能儲備庫”有了強烈的好奇心。

  從2001年起,在顧玉東院士指導下,其學生徐文東結合臨牀隨訪和基礎實驗對該療法進行了深入探索:

  通過對“健側頸七神經移位術”後運動、感覺中樞的可塑性規律的研究,徐文東驚喜地發現外周神經連接的改變可導致成人大腦發生巨大的可塑性變化,並證實了“健側頸七神經移位術”可誘發“一側大腦同時支配雙側手部功能”。

  這一發現不僅打破了我們通常理解的“左右腦分工理論”,還極大推動了對150年前“布朗塞卡爾猜想”的研究,即“人可以完成一側半腦對雙側肢體的控制,能產生雙側的運動並接受雙側的感覺”!

  手是腦指揮下的手,腦中風、腦損傷等會導致中樞損傷而造成一側肢體的功能障礙,而因此終身殘疾者僅我國就達3000餘萬。

  針對這些中樞損傷後的偏癱患者,徐文東拓展了“健側頸七神經移位術“的適應症,通過手術將雙側頸七神經在頸部進行左右交叉移位,人爲地搭建了一條連接癱瘓肢體和同側健康大腦半球的“直接通道”,成功地將“健側頸七神經移位術”發展爲“左右頸七交叉移位術”,實現了“一側大腦從同時支配雙側手部功能到支配雙側上肢整體功能”的跨越。通過“左右頸七神經交叉移位”顯微手術,使“一側健康半球在支配對側健康上肢時,也支配同側癱瘓上肢”,從而開闢了“通過外周功能的改變治療中樞損傷”的新領域。

  2008年起,徐文東率領團隊啓動臨牀驗證,通過I期、II期臨牀試驗證明,“左右頸七神經交叉移位”術後,大腦健康半球在原本單獨支配對側健康上肢的功能區中,還可通過“腦可塑變化”,分離出“新生功能區”,與同側癱瘓上肢產生生理鏈接,實現獨立支配。

  2018月,關於“左右頸七神經交叉移位”的論文正式發表在《新英格蘭醫學雜誌》(NEJM)上,雜誌社稱之爲“全新途徑”。這是該刊的第一篇中國學者獨立完成的外科原創論文。在當年由NEJM雜誌編輯部選出的“最受矚目研究”榜單中,這篇文章位列第一。

  “我們臨牀上系列的研究工作發現,即使是老人,他們的腦可塑性也可以被誘導激發出來,這將給未來帶來無限可能。”在接受《世界科學》採訪時,徐文東這樣表示。

  截至目前,徐文東教授團隊已通過“左右頸七神經交叉移位術“成功治療了從不到10歲的小朋友,到80歲以上的老年人,獲得良好的臨牀效果。

  十多年來,結合“互聯網+遠程醫療”等技術,並通過舉辦國際性學習班、開展多中心研究、成立專病聯盟等方式,該系列研究的多項成果已在全國範圍推廣;同樣,這項技術也在美國、英國、韓國等多家國際著名醫療機構開展了應用,造福全世界患者千餘人。


每年,《新英格蘭醫學雜誌》都會評選“顛覆性的、具有最重要意義”的“最受矚目研究”,

  “左右頸七神經交叉移位術“的論文排在2018年榜單上排名第一。

 

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