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如果只有半个大脑,人生还有多少可能?

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

  来源:赛先生

  用一根上天赐予作为“功能储备”的神经把原本连接受损大脑半球的瘫痪肢体连接到健康半球上,便可使瘫痪肢体恢复功能,这个天方夜谭般的故事却被外科医生们实现了,顺带还证明了“人类可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制”的科学猜想。

  半个大脑的女孩和切除1/6大脑的男孩

  埃琳娜•佩拉尔(Elena Peral)从外表看来与普通人并无两样,谈吐非常自然。她有着正常的社交,甚至还在儿童肿瘤中心找到了一份工作。

  但当埃琳娜进行核磁共振扫描时,你会发现她明显少了半个大脑。这种脑半球缺失并不是天生的,而是医生为了规避埃琳娜日后可能发生的一些脑疾病风险不得已采取的切除术所致。

  有人也曾怀疑,她带着半个大脑是无法长大的。但埃琳娜现在不仅已经成年,并且活得与正常人一样。

  无独有偶,坦纳·柯林斯(Tanner Collins)因为脑部良性肿瘤导致癫痫发作。在7岁的时候,外科医生为他做了开颅手术,切除了他大脑右半球1/3的组织。

  手术切除了坦纳大脑中整个右侧枕叶(Occipital Lobe),以及一半颞叶(Temporal Lobe)。这些脑叶决定我们能否看到事物,以及把人或事物的名字逐一对上号。

  手术前,医生不知道他还能不能认识自己的父母,或者还能不能正常地成长发育。但神奇的事情发生了,尽管失去了超过15%的脑组织,柯林斯似乎并无大碍。

  2019年《细胞-报告》(Cell Reports)发表的一项针对6名切除半脑儿童的研究使我们对于儿童大脑的可塑性从惊讶变成赞叹。

  6名儿童因为患病而不得已切除了半个大脑,其中2名儿童切除了左半球,4名儿童切除了右半球,但发现这6名儿童长大成年后(20~29岁之间)可以像正常人一样生活。

  研究人员发现主要是剩余的一半大脑得到了加强,也就是大脑各模块的连接紧密性得到了显著提高,弥补了缺失部分大脑带来的影响。

  成人若只有半个大脑,还有多少可能性?

  儿童大脑的可塑性非常强,其结构与功能会因为不断使用而发生相应的改变,从而,在适当情况下,能够自发性适应脑损伤。

  那么,成人的大脑可塑性又如何,有没有可能激活成人大脑的可塑性呢?

  目前,研究人员对大脑可塑性的探索主要分为两方面,我们下面将要介绍的就是几位外科医生从病态大脑入手的探索。

  一方面从健康大脑入手,分析脑结构,探索脑功能,研究神经细胞及它们之间的联络。

  另一方面从病态大脑入手,比如,结合脑中风、脑瘫、脑损伤等中枢神经疾病探索大脑可塑性。

  大脑的不同脑区之间有各自的分工,这一点早已为我们所知。

  20世纪50年代末,美国国家科学院院士、加州理工大学的佩斯里教授通过割裂脑实验证实了“左右脑分工理论”,他也因为在此方面做出的突出贡献于1981年获得了“诺贝尔生理学或医学奖”。这个理论的核心便是:

  左脑接受身体右侧的感官知觉和支配右半身的活动;

  右脑接受身体左侧的感官知觉和支配左半身的活动。

  因此,成人如果发生了某侧大脑半球的损伤,便会在对侧产生严重的功能丧失,即:左脑损伤就会导致右侧肢体偏瘫,右脑损伤会导致左侧肢体偏瘫。与儿童不同,成人的这种功能丧失往往是非常严重的,且终身遗留的。

  有趣的是,早在1872年,《新英格兰医学杂志》(当时刊名《波士顿外科与医学杂志》)上就曾发表过一篇美国科学院院士、神经科学家布朗•塞卡尔(Brown Sequard)的 “布朗塞卡尔猜想”,也叫“一侧半脑猜想”:

  人可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制,能产生双侧的运动并接受双侧的感觉。

  这个猜想,引发了一批中国医生的注意,与很多“意外”的医学发现类似,这些医生们并不是从“脑”着手研究,而是从“手”着手。

  颈七神经“移花接木”

  事情要从20世纪80年代说起。

  复旦大学附属华山医院(原上海医科大学附属华山医院)手外科顾玉东院士当时正在致力于“臂丛神经损伤”的治疗和研究。这种损伤多由工伤、交通事故等原因引起,患者上肢功能部分或完全丧失,甚至导致终身残疾。

  在诊治了1000多例这类的临床病例,顾玉东发现,这种周围神经损伤类疾病有一个规律——支配手及上肢和肩背、胸部的感觉和运动的臂丛神经一共有五根,最中间那根称之为“颈七神经”,而单纯这根神经的损伤或缺失,对整个上肢的功能并不会造成不可替代的影响,依此看来,这根神经似乎是上天赐予人类作为“功能储备”的巨大资源宝库。

  那么这根似乎作为“功能储备”的神经是否可以另作他用?

  基于这个思路,顾玉东成功创建了“健侧颈七神经移位治疗臂丛神经损伤”的手术方案,即将健侧颈七神经束作为供体去连接病侧肢体的靶神经,通过来源于控制健侧上肢神经束的“动力”来带动患肢,进而实现患肢功能的改善。

左右颈七神经交叉移位术治疗中枢性偏瘫示意图左右颈七神经交叉移位术治疗中枢性偏瘫示意图

  外科医生利用“健侧颈七神经移位”,居然可以让患者受伤瘫痪的肢体康复,这一治疗方案的成功让医生们对“颈七神经”这个巨大的“功能储备库”有了强烈的好奇心。

  从2001年起,在顾玉东院士指导下,其学生徐文东结合临床随访和基础实验对该疗法进行了深入探索:

  通过对“健侧颈七神经移位术”后运动、感觉中枢的可塑性规律的研究,徐文东惊喜地发现外周神经连接的改变可导致成人大脑发生巨大的可塑性变化,并证实了“健侧颈七神经移位术”可诱发“一侧大脑同时支配双侧手部功能”。

  这一发现不仅打破了我们通常理解的“左右脑分工理论”,还极大推动了对150年前“布朗塞卡尔猜想”的研究,即“人可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制,能产生双侧的运动并接受双侧的感觉”!

  手是脑指挥下的手,脑中风、脑损伤等会导致中枢损伤而造成一侧肢体的功能障碍,而因此终身残疾者仅我国就达3000余万。

  针对这些中枢损伤后的偏瘫患者,徐文东拓展了“健侧颈七神经移位术“的适应症,通过手术将双侧颈七神经在颈部进行左右交叉移位,人为地搭建了一条连接瘫痪肢体和同侧健康大脑半球的“直接通道”,成功地将“健侧颈七神经移位术”发展为“左右颈七交叉移位术”,实现了“一侧大脑从同时支配双侧手部功能到支配双侧上肢整体功能”的跨越。通过“左右颈七神经交叉移位”显微手术,使“一侧健康半球在支配对侧健康上肢时,也支配同侧瘫痪上肢”,从而开辟了“通过外周功能的改变治疗中枢损伤”的新领域。

  2008年起,徐文东率领团队启动临床验证,通过I期、II期临床试验证明,“左右颈七神经交叉移位”术后,大脑健康半球在原本单独支配对侧健康上肢的功能区中,还可通过“脑可塑变化”,分离出“新生功能区”,与同侧瘫痪上肢产生生理链接,实现独立支配。

  2018月,关于“左右颈七神经交叉移位”的论文正式发表在《新英格兰医学杂志》(NEJM)上,杂志社称之为“全新途径”。这是该刊的第一篇中国学者独立完成的外科原创论文。在当年由NEJM杂志编辑部选出的“最受瞩目研究”榜单中,这篇文章位列第一。

  “我们临床上系列的研究工作发现,即使是老人,他们的脑可塑性也可以被诱导激发出来,这将给未来带来无限可能。”在接受《世界科学》采访时,徐文东这样表示。

  截至目前,徐文东教授团队已通过“左右颈七神经交叉移位术“成功治疗了从不到10岁的小朋友,到80岁以上的老年人,获得良好的临床效果。

  十多年来,结合“互联网+远程医疗”等技术,并通过举办国际性学习班、开展多中心研究、成立专病联盟等方式,该系列研究的多项成果已在全国范围推广;同样,这项技术也在美国、英国、韩国等多家国际著名医疗机构开展了应用,造福全世界患者千余人。


每年,《新英格兰医学杂志》都会评选“颠覆性的、具有最重要意义”的“最受瞩目研究”,

  “左右颈七神经交叉移位术“的论文排在2018年榜单上排名第一。

 

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