大脑分裂:从癫痫手术到意识之谜

B站影视 2025-02-24 16:12 1

摘要:1939年,10位年龄在10到43岁之间的癫痫患者,满怀希望地来到罗切斯特大学医学中心。他们饱受剧烈且无法控制的癫痫发作折磨,常规药物治疗早已无济于事。这群人即将成为人类历史上首批接受一种全新激进手术的实验者。这项手术从未在人体上试验过,但他们别无选择,只能冒

1939年,癫痫患者接受大胆手术,切断大脑左右半球联系,意外揭示意识与自我的奥秘,掀开神经科学新篇章。

1939年,10位年龄在10到43岁之间的癫痫患者,满怀希望地来到罗切斯特大学医学中心。他们饱受剧烈且无法控制的癫痫发作折磨,常规药物治疗早已无济于事。这群人即将成为人类历史上首批接受一种全新激进手术的实验者。这项手术从未在人体上试验过,但他们别无选择,只能冒险一试。

在2月到5月间,神经外科主任William Van Wagenen逐一为这些患者实施手术。他打开他们的头颅,用手术刀切断连接大脑左右半球的胼胝体。这个部位形如神经纤维的桥梁,负责两侧大脑的信息传递。Van Wagenen的举动大胆得令人咋舌:他试图通过切断这束神经,将大脑一分为二,阻断左右半球的交流。

次年,他在《美国医学会杂志》上发表论文,解释了自己的思路。灵感源于他观察到的两名癫痫患者,他们的胼胝体因脑瘤受损。起初,肿瘤还小时,患者癫痫频发;但随着肿瘤长大,胼胝体被破坏,癫痫反而减轻。“换句话说,胼胝体毁坏后,全身性抽搐发作减少了,”他在文中写道。他还提到,通常情况下,如果癫痫波的扩散范围不大,或仅限于单侧大脑皮层,患者不会失去意识。结合这些病例和其他临床观察,他推测切断胼胝体能阻止引发癫痫的电信号传播。比如,左侧大脑的发作将被限制在左侧,不再波及右侧。

手术效果令人振奋。Van Wagenen在论文中报告,10人中有7人的癫痫发作频率或严重程度显著降低。

随后几年,从1941到1945年,他的同事、精神病学家A. J. Akelaitis对这些患者进行了跟踪测试,想看看如此侵入性的手术是否影响了他们的认知或行为。他设计了一系列评估:智商测试、记忆测试、运动技能检查,还有面对面的访谈。结果出乎意料,大多数患者术后的认知功能与术前相当,行为和个性也没什么变化。Akelaitis在1944年的《神经外科杂志》上写道,尽管这些“裂脑人”的大脑半球已断开联系,但他们看起来依然正常。

至少表面上是这样。

到了1960年,Michael Gazzaniga还是个本科实习生时,第一次听说罗切斯特的这些患者。他既好奇又怀疑。恰好,他的导师Roger Sperry在加州理工学院的神经科学实验室里,正对猫和猴子进行裂脑研究。Sperry发现,切断动物的胼胝体会改变它们的行为和认知。比如,他曾蒙住裂脑猫的一只眼睛,教它区分三角形和正方形。猫学会后,他换另一只眼睛再测试,结果猫完全不记得之前学过的知识。一位神经外科医生在总结Sperry的工作时写道:“裂脑猫得从头学起。”这表明,两个半球互不交流,各自分别学习任务。

如果罗切斯特患者的左右脑也无法沟通,Sperry和同事们认为,他们肯定也经历了某种变化。“看起来像是两个独立的心智系统在争夺对世界的看法,”Gazzaniga后来回忆道。

这个问题一直困扰着他,直到1961年他以研究生身份回到Sperry的实验室。他忍不住想:人类的脑子会和动物一样吗?“在猴子身上,切断胼胝体后,右手不知道左手在干什么,”他对我说,“我想知道人类是不是也有类似情况。”

机会很快就来了。那年夏天,年轻神经外科医生Joseph Bogen找到Sperry,提议研究一位裂脑患者。Bogen的病人名叫William Jenkins,一位二战老兵。跳伞降落敌后时,他被一名德国军官用枪托击中头部,导致后来癫痫频发,回国后药物治疗无效。1962年2月,作为最后一搏,Bogen为他做了裂脑手术。Sperry让Gazzaniga负责术前测试。几个月后,Jenkins的癫痫症状明显减轻,但手术是否带来了其他后果仍未知。于是,术后一个月,Bogen把他送到Sperry和Gazzaniga那里做认知测试。这次合作开启了一段传奇研究,最终让Sperry在1981年摘得诺贝尔奖,也让科学家们重新思考大脑与自我的关系。

早先对罗切斯特患者的测试没分开检测左右脑,Sperry和Gazzaniga觉得这可能是变化未被发现的原因。于是,他们针对Jenkins设计了新实验。1962年8月,他们在《美国国家科学院院刊》上发表了首项裂脑研究。Gazzaniga让Jenkins盯着一个点,然后在他右侧闪现一个正方形图案,图像由左脑处理。问他看到什么,Jenkins能清楚描述。但当同样的图像闪到左侧,右脑处理时,他却说啥也没看见。

这激起了Gazzaniga的好奇。他又试了一次,这次用圆形图案分别闪现两侧。这回他不问Jenkins描述,而是让他指出来。右边闪现时,Jenkins用右手指出;左边闪现时,他用左手。两只手都能指出圆形,说明两个半球都看到了。但之前正方形实验中,右脑看到时他却说没看见。科学家早知道语言功能主要在左脑,他们推测,Jenkins只有在右眼(左脑)看到时才能说出正方形,右脑虽看见却无法表达。

从1962到1967年,Sperry和Gazzaniga与Jenkins及其他裂脑患者做了几十项实验。比如,他们给Jenkins四块彩色积木,展示一张特定排列的图片,让他照着摆。右脑擅长视觉-运动任务,Jenkins用左手(右脑控制)立刻摆对了。可换到右手(左脑控制),他完全不行,甚至连2x2的格局都搞不定,常摆成3+1的形状。更惊奇的是,右手摆得乱七八糟时,左手会悄悄过来帮忙,像是不忍看它出错。Gazzaniga后来让他坐在左手上,才止住这种“干预”。

裂脑研究揭示越多,疑问也越多。如果大脑两侧如此独立运作,普通人和裂脑患者如何还能感知一个统一的现实?1977年,Gazzaniga和助手Joseph LeDoux研究了一位15岁的裂脑少年P. S.。他们让他盯着一个点,左脑看到鸡爪,右脑看到雪景,面前放着八张图片。他选了鸡头和雪铲。问他为什么选这两个毫不相关的图,他毫不迟疑地说:“很简单,鸡爪配鸡头,铲子用来清理鸡舍。”事实上,左脑没看到雪景,却编了个故事把两张图连起来。Gazzaniga后来多次验证:左脑总能为不完整的信息填补空白,构建出看似合理的解释。

这些发现让Gazzaniga提出理论:左脑是我们心理统一感的来源,它把零散信息串成故事。“它是大脑的核心引力,”他对我说。这不仅解答了大脑分工问题,还展现了左右半球如何像两个独立个体共存于一个头颅。

裂脑研究还首次用科学证明了“分裂自我”的物理基础。哲学家Patricia Churchland说:“通过一个小小的解剖改变就能分裂意识,这太惊人了,对神经科学意义深远。”心理学家Steven Pinker也认为,这表明意识是大脑活动的产物,没有单一的“意识实体”。如今,癫痫治疗已更先进,裂脑手术几乎绝迹,但研究仍在继续。比如,神经科学家Michael Miller正探索每个半球是否以独特方式反思自我。他告诉我:“裂脑患者让你窥见一种独特的意识状态,和他们的交流就像与两个不同的人对话。”

本文译自 The Atlantic,由BALI编辑发布。

来源:科学吐槽大汇

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