挑战科学的“脑残”.PPT

作者: 取材自雜誌-新發現 題目:一個腦子浸水,一個沒有小腦,最後一個一分為二……可是,這三個腦子的主人都過得好端端的。這究竟是怎麼回事? ? 他們的故事離奇地相似。 ? 他們三人都過着正常生活: 工作,運動,結婚,生子。每個人都擁有良好社會適應性。 ? 有一天, 三人分別因為惡心、記憶問題、肢體無力去了醫院。為了解病因,醫生讓三人都去做了核磁共振,以便找到腦中可能的異常。檢查結果讓眾人瞠目結舌。 第一個病人的大腦空空如也,只有一腦袋的液體。第二個沒有小腦。第三人的腦子一分為二,因為沒有連接左右半腦的神經束。 ? 三個匪夷所思的故事引發了同樣的疑問: 這三人是如何思考的? 一個表面看似正常的人,其腦殼下的器官怎麼會是不健全的? 維持精神生活的最係低條件是什麼? ? 必須指出的是, 三個病例中, 大腦負責調控生命基本功能――如心率和呼吸――的部份都完好無損。至於剩下的…… 在“空腦人”的病例中, “似乎還剩下一點視覺皮層, 可能還有一點運動皮層。額葉皮層最前端的部份幸免於難。小腦似乎沒受影響。這些不同的大腦結構可能承擔了額外的功能。”馬賽整合和適應神經科學實驗室主任克里斯蒂安?赫里 (Christian Xerri) 謹慎推測。 ? 但他隨即表達了自己的驚異:“當你我做出一個動作,需要同時間調動視覺、聽覺、注意力、工作記憶……整個大腦都會參與進來。然而這個人的大腦在工作時, 可用的神經元要少很多。他竟然能彌補這些巨大的不足,這的確令我們困惑不已。” 第二個沒有小腦的病例 (來自中國) 同樣令人百思不得其解。小腦負責協調人體動作,缺它不可,第二個人是如何彌補這個缺陷的呢? “其他腦部結構,如大腦皮層和基底核, 或許填補了缺失的功能。”布魯塞爾實驗神經實驗室研究員、神經學家馬里奧?曼托 (Mario Manto)提出了自己的假設。可是……“這些大腦結構都有各自的功能,它們如何做到身兼數職呢?” “第二條路” 第三個大腦一分為二的病例也是難解之謎。正常情況下,左右半腦之間的信息流通是必不可少的。神經外科醫生都知道,神經橋樑若被切斷, 如有些嚴重的癲癇患者,患者的語言、動作、對所見物體的理解……都會受到影響,至少是暫時性的。而在第三個病例中,似乎一切正常。這表明,這位病人的大腦應該找到了“第二條路”用於傳輸信息……或者每個半腦自力更生,應付掉了另一半大腦的工作。 大腦在大幅變化後還能正常運作,這挑戰了我們對其“再塑”能力的認知。對於神經科學家而言,最典型的例子就是盲人。在他們的大腦中,視覺皮層被用於觸覺――這是盲文閱讀可行的關鍵。只是,“被招募”用來輔助手指的視覺皮層生來就在該在的位置上,即大腦後部。先天失明的人從未能獲得視覺信息, 因而這部份大腦皮層是閑置的。但是, 在上文提及的三個病人的腦殼中並非如此: 他們的大腦本身就缺了一大塊,沒有荒地可以開墾! 因此, 要解釋這些不健全的大腦是如何履行任務的,必須假設沒有存在更為基本的補償方式。 ? 關注這些奇特病例的研究者首先想到的是“功能沉餘”。日內瓦大學計算認知神經科學實驗室主任亞歷山大?普熱 (Alexandre Pouget) 解釋說: “也就是某些系統功能有交叉。其中一個發生故障, 其他系統就會接過接力棒。” 舉一個大腦功能沉餘的例子。控制雙眼運動的皮層區域有兩個。其一位於頂上小葉, 其二位於額葉。“我們觀察了這兩個區域中不同種類神經元的活動, 得到了極為相似的答案。”亞歷山大?普熱瓦表示。結論:其中之一若發生病變,另一個能部份承擔其職能。 ? 推論: 在“空腦人”的腦殼裏,神經元的數量並不足以保証功能沉餘,但對於維持基本的正常活動已是足夠。 要知道,沉餘不僅發生於大腦的宏觀區域,也存在於神經元: 同樣一個信息經過編碼, 存儲在數百個神經元中。這是生物進化應對神經元日常自然消耗而發明的一招: 雖然有些神經元死去,但思想和記憶還是保留了下來。 ? 這一沉餘的程度如何呢? 從生物神經運作中得到靈感的人工神經網絡,可以讓我們對此有一個概念。“訓練一個人工神經網絡辨識物品, 然後, 從中陸續抽掉20%、30%、40% 的神經網絡的辨識能力慢慢變差,亞歷山大?普熱解釋說,“但要抽掉80% 的神經元才會真正導致巨大的差異。” 强悍的神經密碼 對帕金森病人的觀察印証了這一估測。該疾病最為典型的運動問題就是由多巴胺能神經元不斷減少引起的。然而, 只有90% 的多巴胺能神經元消失後, 症狀才會顯現出來。由此可見神經信號是多麼頑强。這或許能夠解釋, 為什麼儘管大腦縮小了一半,“空腦人”還是能照常過日子。 ? 不過,功能沉餘並不是大腦彌補其不足的唯一秘笈。大腦的構造允許其多個區域都能承擔不同的功能。 亞歷山大?普熱指出: “如果我在顯微鏡下向你展示次級視覺皮層或布羅卡區(主管語言)的切片,你絶對分不