为毛我们不需要“一个”大脑
作者: hcp4715 / 5478次阅读 时间: 2011年3月28日
来源: hcp4715's blog 标签: 大脑 可塑性 神经元
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(2011-03-27 15:27:38)

又见Oscillatory Thoughts上非常有意思的博客,就翻译之,给自己科普一下。

以下为译文

,不当之处,请不吝赐教!

谢谢 滴友 platoreki 的修改

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前不久,有人在Quora上的一个问题中Mark了我:“当部分脑区在手术中被移除时,其他的脑组织是否有可能会扩展到这个多出的空间中来?

昨天,我也在twitter上让人问我一些神经科学方面的问题。在问到的问题中,有两个与quora上的问题是相关的。

@a__muse问:

一个成熟的大脑,其可塑性如何?

@jsnsndr和 @carlacasilli问:

在被自己或他人意识到之前,一个人可以失去多少神经元

这三个问题是相互关联的,我尝试用先前读过的三篇有意思的文献来回答这三个问题。

大脑真的是必须的吗?

Lewin在其于1980年发表在Sciene的经典文献中也问了同样的问题。在该文中,Lewin列出了由John Lorber教授对脑积水患者的观察结果。其中一个患者(CT扫描图见上)的情况是这样的:

。。。在本校有这样一名年轻的学生,其IQ为126,曾获得了数学专业的一等荣誉学位,社交也完全正常,但是这个孩子却“几乎”没有大脑。

实际上,该名学生的大脑只有4.5cm厚,从CT图上看,最多也就是这样了。颅内剩余的部分(深色区域)则全是脑脊液。

这么来看,这个男生的大脑最多也只有正常人大脑的一半大小。总体积可能没有正常人的一半。

这个学生的例子告诉我们什么? Lorber的结论如下(我本人并不一定赞同):

。。。在大脑中一定有大量的空余空间,就像肾脏和肝脏也存在后备一样。。。皮层的作用可能远小于人们的想象。

这个结论从表面上看来并不正确,因为许多关于卒中(俗称中风,以下均用俗称)患者的发现告诉我们事实并非如此。损伤法为大脑功能提供了关键性的证据。

然而,不仅仅是大脑损伤的部位很重要,损伤的方式同样重要,甚至损伤的时间也非常重要。

许多认知神经科学家可能都是非常“皮层中心论”的,但Lorber可能在相反的方向上走得有点过了。

如我在“如何成为一位神经科学家”(hcp注:此博客已经意译过了的,详请猛击这里)的博客中说过,千万不能让我们提出的模型和理论被实际的临床观察所掩盖。你可以整出一个关于大脑区域功能最完美的理论,但是如果损伤了该区域的患者并没有表现出所预期的损害,你就得修改模型了。

上述男生的例子为我们提供了一个存在大量大脑组织缺失却不伴有明显行为表现的个案。那我们如何将Lober的观察结果与先前研究发现的皮层损伤会导致行为改变的结果相调和呢?

那让我们再看另一个案,到底需要多少大脑?这个Distelmaier及其同事的报告相当给力!

作者描述了一个出生时有脑积水的女孩(当然还有其他功能障碍),脑积水导致其大脑严重发育不良(见上磁共振图),正如作者所说:

。。。出生后第二天的磁共振成像显示严重的Dandy-Walker畸形、脑积水和双侧脑裂畸形以及胼胝体发育不良。

。。该婴儿在出生第五天进行了脑室腹腔分流术,并需不断调整脑室-腹腔分流以避免功能失调或者感染。该女孩进入了一个早期干预项目,并接受物理治疗及言语治疗。

听起来貌似不大管用。。。

那么这个小女孩究竟如何了呢?

下图是她20个月时的大脑

早期干预的效果非常显著!

在34个月时,作者们随访了该女孩的神经发育情况。尽管她有一些发育延迟(特别是运动功能方面的问题),但社交和认知非常正常,特别是考虑到她出生时的情况!

到这里,我们已经看到两个严重的大脑组织缺失却未导致严重障碍的个案。我说过要回答的三个问题仍然没有回答一个,但没急!

Desmurget, Bonnetblanc, and Duffau出来拯救我吧!这些给力科学家发表了一个非常精彩且具洞察力的综述:“比较急性的和缓慢发展的损伤:大脑可塑性的另一个康庄大道。”

我非常看好这个综述。其对于我本人的研究假设是非常重要的,并且我已经引用过这个篇文献许多次了。在我博士时迷茫期——这个关键时间碰到了这个综述,收益匪浅啊(改天一定要请他们渴酒!)

Desmurget等试图调和一些奇怪的临床现象:如果一个患者中风导致了一个“重要”的脑区受伤(语言区或者运动皮层),就会表现出明显的行为损害。例如,对重要皮层的的损伤会导致语言问题或者瘫痪/偏瘫.。

然而矛盾的是,低度恶性胶质瘤(一种脑肿瘤)的患者却可在手术去除重要皮层中的大部分脑组织后,不遗留任何明显的行为异常。

这。。。太雷人了吧??!!?

Desmurget等认为时间起到了关键的作用。中风是大脑瞬间的变化。某个脑区的血液供应被切断,导致脑细胞快速死亡。

但是,胶质瘤则发生得非常慢,可能整个过程有好几年。这么长的时间足以使颅内的癌组织长得非常巨大(我的博士导师,一位神经病学家,曾经说过:对胶质瘤患者来说,最好的一件事莫过于肿瘤在早期引起癫痫发作,这可以迫使患者尽早地去神经科就诊,极大地增加了他们早期发现癌症的可能性)。

Desmurget等认为,胶质瘤需要这么长的时间来生长,以至于大脑能够逐渐适应并找到方法来补偿因癌症损失的脑细胞;但中风则发生得太快以至于大脑没有机会来补偿。

上图中,你可以看到患者有大块的脑组织被切除,但一个月后他们就恢复了;而在因中风损伤相似的脑区后,你不大可能会这么快看到这种现象。

那么,将这些结果联系起来,并且与我自己的研究结果整合起来看。回答我们开始时的问题,答案是很明显你可以损失很多大脑组织但毫无知觉。

只要这个过程发生得够慢!

由Larbor,Desmurget以及我自己和其他人的研究表明,有时成人大脑的可塑性非常强,能够很好地补偿损伤的脑细胞。

正如Distelmaier所展示,这种补偿/恢复对儿童来说也是适用的。在一些儿童脑积水的案例中,那些被积水所占据的空间可能终有一天会重新被恢复的大脑组织所填充!

所以我猜这个问题仍然存在,究竟多少大脑才是真正必需的??

============完============

原文地址:http://blog.ketyov.com/2011/03/why-we-dont-need-brain.html


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