如果只有半個(gè)大腦，人生還有多少可能？

本篇圍繞2017年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)——“臂叢神經(jīng)損傷及修復(fù)過(guò)程中的大腦功能重塑規(guī)律及新技術(shù)的轉(zhuǎn)化研發(fā)和應(yīng)用”和2019年上海市科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)——“基于腦可塑理論新發(fā)展修復(fù)殘障上肢功能的新方案”項(xiàng)目，該獎(jiǎng)項(xiàng)由復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院徐文東教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)獲得。

我們通常認(rèn)為，一側(cè)肢體是由對(duì)側(cè)大腦半球控制的，并且左右半球之間功能連接緊密，還各司其職。在人們印象中，左腦和右腦缺一不可。然而，大腦這個(gè)謎團(tuán)在讓研究人員困惑的同時(shí)，也在不斷帶來(lái)驚喜。

那些只有部分腦的孩子都還好嗎？

埃琳娜·佩拉爾（Elena Peral）從外表看來(lái)與普通人并無(wú)兩樣，談吐非常自然。她有著正常的社交，甚至還在兒童腫瘤中心找到了一份工作。但當(dāng)埃琳娜進(jìn)行核磁共振掃描時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)她明顯少了半個(gè)大腦。這種腦半球缺失并不是天生的，而是醫(yī)生為了規(guī)避埃琳娜日后可能發(fā)生的一些腦疾病風(fēng)險(xiǎn)不得已采取的切除術(shù)所致。

有人也曾懷疑，她帶著半個(gè)大腦是無(wú)法長(zhǎng)大的。但埃琳娜現(xiàn)在不僅已經(jīng)成年，并且活得與正常人一樣。

無(wú)獨(dú)有偶，坦納·柯林斯（Tanner Collins）因?yàn)槟X部良性腫瘤導(dǎo)致癲癇發(fā)作。在7歲的時(shí)候，外科醫(yī)生為他做了開(kāi)顱手術(shù)，切除了他大腦右半球1/3的組織。手術(shù)切除了坦納大腦中整個(gè)右側(cè)枕葉，以及一半顳葉。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(duì)上號(hào)。

手術(shù)前，醫(yī)生不知道他還能不能認(rèn)識(shí)他的父母，或者還能不能正常地成長(zhǎng)發(fā)育。但神奇的事情發(fā)生了，盡管失去了超過(guò)15%的腦組織，柯林斯似乎并無(wú)大礙。

2019年《細(xì)胞-報(bào)告》（Cell Reports）發(fā)表的一項(xiàng)針對(duì)6名切除半腦兒童的研究使我們對(duì)于兒童大腦的可塑性從驚嘆變成確信。6名兒童因?yàn)榛疾《坏靡亚谐税雮€(gè)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(fā)現(xiàn)這6名兒童長(zhǎng)大成年后（20～29歲之間）可以像正常人一樣生活。

研究人員發(fā)現(xiàn)主要是剩余的一半大腦得到了加強(qiáng)，也就是大腦各模塊的連接緊密性得到了顯著提高，彌補(bǔ)了缺失部分大腦帶來(lái)的影響。

這些案例和研究提示，兒童大腦的可塑性非常強(qiáng)，在適當(dāng)情況下，能夠自發(fā)性適應(yīng)腦損傷。那么，我們不禁要問(wèn)：成人的大腦可塑性又如何？

成人大腦的可塑性探索

什么叫大腦的可塑性？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大腦可塑性是指大腦的結(jié)構(gòu)與功能因?yàn)椴粩嗍褂枚l(fā)生相應(yīng)的改變。

對(duì)于一般成人而言，隨著年齡的增加，我們都有保持大腦健康且功能不退化的需求，比如不患老年癡呆癥，年老之后記憶力仍不賴……那么有沒(méi)有這種可能呢？

目前，研究人員已找到了一些有用的線索。2019年，《自然-醫(yī)學(xué)》（Nature Medicine）上的研究指出，機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生一種名為鳶尾素（irisin）的激素，這種激素可促進(jìn)大腦海馬區(qū)的神經(jīng)生長(zhǎng)。這項(xiàng)研究揭示了成人大腦可塑性的一種分子機(jī)制。

實(shí)際上這一研究結(jié)論與我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗(yàn)十分一致，但我們可能更想知道成人大腦的可塑性到底可塑到什么程度。這其實(shí)不僅只是你我好奇關(guān)心的生活問(wèn)題，更是研究人員正孜孜不倦探索的科學(xué)問(wèn)題。

目前，研究人員對(duì)大腦可塑性的探索主要分為兩方面：一方面從健康大腦入手，分析腦結(jié)構(gòu)，探索腦功能，研究神經(jīng)細(xì)胞及它們之間的聯(lián)絡(luò)。近些年也有一些顛覆性發(fā)現(xiàn)，比如，2019年刊載在《自然-醫(yī)學(xué)》雜志上的研究證實(shí)人類(lèi)神經(jīng)細(xì)胞的新生可以一直持續(xù)到90多歲，這顛覆了“神經(jīng)細(xì)胞不可再生”的理論。這一發(fā)現(xiàn)為證實(shí)成人大腦的可塑性奠定了細(xì)胞層面的基礎(chǔ)。另一方面從病態(tài)大腦入手，比如，結(jié)合腦中風(fēng)、腦癱、腦損傷等中樞神經(jīng)疾病探索大腦可塑性。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院手外科徐文東教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在這方面獲得理論突破并成功實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化。相關(guān)研究成果于2018年刊載在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）雜志上。

當(dāng)年，NEJM雜志社配發(fā)了一篇社論指出：“中國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造性通過(guò)切斷外周神經(jīng)，并左右互換治療中樞神經(jīng)疾病，這是全新途徑！”

在以“顛覆性的、在推進(jìn)醫(yī)療實(shí)踐具有最重要意義”為標(biāo)準(zhǔn)而遴選的2018年NEJM年度文章榜單中，該文位列第一?？梢?jiàn)國(guó)際同行對(duì)這一突破性進(jìn)展的肯定。

用一根上天賜予作為“功能儲(chǔ)備”的神經(jīng)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(fù)功能，這個(gè)天方夜譚般的故事卻被外科醫(yī)生們實(shí)現(xiàn)了，順帶還證明了“人類(lèi)可以完成一側(cè)半腦對(duì)雙側(cè)肢體的控制”的科學(xué)猜想。

成人若只有半個(gè)大腦還有多少可能？

20世紀(jì)50年代末，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、加州理工大學(xué)的羅杰·斯佩里（Roger Sperry）教授通過(guò)割裂腦實(shí)驗(yàn)證實(shí)了“左右腦分工理論”，他也因?yàn)樵诖朔矫孀龀龅耐怀鲐暙I(xiàn)于1981年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：左腦接受身體右側(cè)的感官知覺(jué)和支配右半身的活動(dòng)；右腦接受身體左側(cè)的感官知覺(jué)和支配左半身的活動(dòng)。

這一理論也早已被學(xué)界和社會(huì)接受。成人無(wú)論哪側(cè)半球損傷都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的功能喪失，如左腦損傷就會(huì)導(dǎo)致右側(cè)肢體偏癱，右腦損傷會(huì)導(dǎo)致左側(cè)肢體偏癱。與兒童不同，這種功能喪失往往是嚴(yán)重的，終身遺留的。

在1872年《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（當(dāng)時(shí)刊名《波士頓外科與醫(yī)學(xué)雜志》）發(fā)表了美國(guó)科學(xué)院院士、神經(jīng)科學(xué)家布朗·塞卡爾（Brown Sequard）的“Sequard腦科學(xué)猜想”：人可以完成一側(cè)半腦對(duì)雙側(cè)肢體的控制，能產(chǎn)生雙側(cè)的運(yùn)動(dòng)并接受雙側(cè)的感覺(jué)。但150年來(lái)，這個(gè)著名猜想困擾著全世界的學(xué)者而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。我國(guó)的研究人員通過(guò)十幾年的臨床實(shí)踐對(duì)“Sequard腦科學(xué)猜想”做出重大推動(dòng)。

值得一提的是，該研究團(tuán)隊(duì)并不是從“腦”著手研究，而是從“手”著手。

可“移花接木”的頸7神經(jīng)

事情得從20世紀(jì)80年代說(shuō)起。華山醫(yī)院手外科顧玉東院士當(dāng)時(shí)正在致力于“臂叢神經(jīng)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(dǎo)致終身殘疾。

顧玉東基于1 000多例臨床案例的診治經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這種周?chē)窠?jīng)損傷類(lèi)疾病的規(guī)律和“竅門(mén)”。支配手及上肢和肩背、胸部的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)的臂叢神經(jīng)一共有5根，最中間那根稱(chēng)之為“頸7神經(jīng)”，他發(fā)現(xiàn)單純這根神經(jīng)的損傷或缺失，整個(gè)上肢的功能并未造成實(shí)質(zhì)性影響。

那么這根似乎“冗余”的神經(jīng)是否可以另作他用？基于這個(gè)思路，他成功創(chuàng)建了“健側(cè)頸7神經(jīng)移位治療臂叢神經(jīng)損傷”的手術(shù)方案，即將健側(cè)頸7神經(jīng)束作為供體去連接病側(cè)肢體的靶神經(jīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)患肢功能改善。此術(shù)式在全世界得到了推廣。

成功的方案激勵(lì)團(tuán)隊(duì)深入探尋背后的機(jī)理。從2001年起，在顧玉東院士指導(dǎo)下，徐文東團(tuán)隊(duì)結(jié)合臨床實(shí)踐對(duì)該療法進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)：健側(cè)頸7神經(jīng)切斷再接入病側(cè)神經(jīng)之后，健康腦半球中支配對(duì)側(cè)上肢的功能區(qū)會(huì)分離出一個(gè)“新功能區(qū)”，這個(gè)新功能區(qū)連接同側(cè)上肢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了患肢功能的獨(dú)立支配。

這一發(fā)現(xiàn)不僅打破了我們通常理解的“左右腦分工理論”，還推動(dòng)了對(duì)150年前“Sequard腦科學(xué)猜想”的研究，即“人可以完成一側(cè)半腦對(duì)雙側(cè)肢體的控制，能產(chǎn)生雙側(cè)的運(yùn)動(dòng)并接受雙側(cè)的感覺(jué)”。

此外，研究團(tuán)隊(duì)更深刻地理解了手是腦指揮下的手，即外周神經(jīng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一體性。

那么，腦部損傷和疾病導(dǎo)致的上肢癱瘓問(wèn)題是否也可以借用頸7神經(jīng)移位的思路進(jìn)行治療？

“移花接木”再拓展

要知道腦中風(fēng)、腦損傷等導(dǎo)致的中樞損傷造成的上肢殘障，僅我國(guó)因此造成終身殘疾者就達(dá)3 000余萬(wàn)，這些患者的肢體功能重建一直都是世界級(jí)醫(yī)學(xué)難題，亟需突破性療法。

徐文東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)大膽實(shí)踐了自己的理念：他們通過(guò)手術(shù)將外周神經(jīng)進(jìn)行左右交叉移位，巧用頸7根神經(jīng)搭建了一條連接癱瘓肢體和同側(cè)健康大腦半球的“直接通道”。

截至目前，他們已成功治療了400多位患者，從不到10歲的小朋友，到超過(guò)70歲的老年人，從國(guó)內(nèi)到國(guó)外，使那些曾經(jīng)生活不能自理的腦中風(fēng)、腦外傷以及腦癱后肢體功能障礙的患者重新?lián)碛辛艘浑p靈巧的手，逐漸實(shí)現(xiàn)了生活自理。

該團(tuán)隊(duì)用一個(gè)又一個(gè)成功的臨床案例驗(yàn)證了一側(cè)大腦半球可控制雙側(cè)上肢的理論，并成功將手外科的研究和治療手段拓展到中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病所致肢體癱瘓的治療中，造福了廣大患者，啟發(fā)了眾多同行，驚訝了我們：原來(lái)成人大腦也如此可塑！

正因?yàn)槿绱耍煳臇|教授領(lǐng)銜的項(xiàng)目：《臂叢神經(jīng)損傷及修復(fù)過(guò)程中的大腦功能重塑規(guī)律及新技術(shù)的轉(zhuǎn)化研發(fā)和應(yīng)用》獲得2017年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；《基于腦可塑理論新發(fā)展修復(fù)殘障上肢功能的新方案》獲2019年上海市科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)等殊榮。

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院 徐文東教授

在接受《世界科學(xué)》采訪時(shí)，徐文東表示：“以前認(rèn)為成年人大腦的可塑性在下降，到了老年，腦可塑性更差，以致我們常認(rèn)為一個(gè)人超過(guò)50歲后再學(xué)一門(mén)技藝是很難的。但我們臨床上系列的研究工作發(fā)現(xiàn)，即使老人，他們的腦可塑性也可以誘導(dǎo)激發(fā)出來(lái)，這將給未來(lái)帶來(lái)無(wú)限可能?！?/p>