这些人大脑只剩一半也能活，神经网络甚至比你还强

事实上，有这样一群人不得不切除一个半球。许多孩子不仅健康成长，而且他们的大脑活动和功能也和普通人一样。

听起来不可思议的是，只有一半的大脑能够存活。然而，实际上，有一群人因为癫痫和其他疾病不得不切除一个半球。许多在童年接受手术的人不仅健康成长，而且他们的大脑活动和功能与普通人一样。发表在《细胞报告》上的最新研究还发现，这些人剩余大脑的神经网络连接更加活跃和紧密。

写作，杨新洲

半脑缺失的人

埃琳娜·佩拉尔在外表上与普通人没有什么不同。她看起来很匀称，说话很自然，经常露出标准的笑容。她有正常的社交生活，对生活保持积极的态度，甚至在儿童癌症中心找到了一份工作。然而，当埃琳娜接受核磁共振扫描时，扫描图像清楚地表明她与普通人不同。在扫描图像中，她明显失去了半个大脑。

Elena Peral

这种大脑半球的丧失不是自然的，但是医生别无选择，只能避免一些极端脑部疾病的风险。埃琳娜在她还是婴儿的时候就表现出不同寻常的行为，例如，她只用左臂在地板上爬行，右臂习惯性地放在胸部。当她18个月大的时候，埃琳娜开始患有严重的癫痫症，随着年龄的增长，癫痫症变得越来越严重，甚至变成了潜在的致命症状，如强直性痉挛。

脑部测试显示，埃琳娜的左脑会持续释放异常的电信号，这些电信号通常会突然爆发，并穿过分隔左右半球的胼胝体，最终影响正常的右脑。在连续4年药物保守治疗失败后，埃琳娜的主治医生和父母不得不选择切除她的左脑。

手术后，伊兰特的各种疾病立即得到改善，癫痫和肢体不协调将不再发生。有些人曾经怀疑她长大后不会有半个大脑。然而，埃琳娜现在不仅是个成年人，而且过着正常人的生活。不告诉对方，很难想象面对面交谈的人只有半个大脑。

事实上，有一些像Elana这样的人别无选择，只能放弃他们的另一半大脑。然而，第一批接受大脑半球切除术的人出现在90年前，当时神经外科医生沃尔特·丹迪从五名患有神经胶质瘤的病人身上取出了带有肿瘤的半脑。受此启发，在20世纪30年代，医学界开始采用半脑切除术治疗偏瘫和癫痫。

当时，技术并不像现在这样好。通常，如果发现大脑有问题，大脑两侧的大脑都会被完全切除。因此，患者的预后也是不均衡的。例如，在丹迪进行手术的5名患者中，有4名患者未能存活3个月。然而，随着科学界对大脑生理结构的理解，以及核磁共振和脑电图技术的发展，医生能够更准确地切除所需的部分。虽然这个名字仍然用于大脑半球切除术，但在手术中没有必要切除整个大脑半球。

目前，接受这种手术的大多数人是幼儿或儿童。原因是儿童的大脑可塑性会更强，所以即使切除后，大脑的剩余一半也能及时适应，重新发展并完成代偿功能。例子也证明儿童在进行大脑半球切除术后效果最好。在意大利神经外科医生弗·格扎塔进行的5例儿童房协手术中，有4例永久摆脱了癫痫。

神经网络的近半脑

尽管大脑半球切除术已经有了一定程度的发展，但是像Elana这样的病人大脑中发生了什么变化还不清楚。这也是加州理工学院的多里特·克里曼一直在思考的一个问题。她以前观察过许多奇怪的病人病例，例如，有些人出生时没有胼胝体，这意味着左右半球之间的屏障自然消失了，但这些人仍然可以发展正常的神经网络。

克利曼经常对大脑的高可塑性感到惊讶或着迷。根据大脑半球切除术后的长期随访研究，克利曼进一步证实了这一点。例如，美国克利夫兰医学中心的阿珊·穆萨自己也是一名癫痫外科医生，他还对115名接受房协手术的儿童进行了长期随访调查。结果表明，这些儿童手术后基本上可以恢复高度的认知和感觉运动功能。

一些患者在手术过程中可能会破坏一些与感觉或运动相关的大脑区域，但在随后的恢复期，患者可以逐渐恢复相应的能力。当与语言相关的大脑半球被切除后，患者起初会失去语言功能，但大多数人可以逐渐恢复语言表达能力。这意味着控制大脑不同功能的大脑区域之间的神经网络可以被重塑。

在发表在《细胞报告》上的最新研究中，克里曼招募了六名在婴儿期接受过大脑半球切除术的成年人，对他们的大脑进行了核磁共振扫描，并复制了这些病人大脑的静息状态神经网络。

l(左)和r(右)代表病人被移出大脑的哪一侧。

要求6名受试者和另外6名正常人作为对照，以放松的姿态进入磁共振设备，因为处于静止状态的脑网络可以消除外部信息的干扰，更好地显示原始自发的脑网络。克里曼根据大脑模块的经典分类检测不同的大脑区域，包括视觉、运动、情感和认知等关键模块。为了确保结果的准确性，她还使用了两个不同层次的模块化分析来研究受试者的大脑。

在实验开始之前，克利曼认为，对于那些切除了一半大脑的人来说，不同模块之间的神经网络连接更弱。但结果恰恰相反。患有大脑缺陷的人不仅表现出完整的神经网络连接，而且一些模块的连接甚至更紧密。从下图可以看出，蓝点代表正常人，而非蓝点分别代表6名接受过手术的人。大多数患者不同脑区内的联系与普通人几乎相同，而模块间的联系显示出比普通人更强的神经网络联系。

经过对不同模块的评估和分析，克利曼发现，与普通人相比，有些模块有很强的关联性，例如，患者的大脑运动控制模块与语言交流模块之间的关联性更强。“这些人的神经网络似乎联系更紧密，”克利曼说。“不仅这些患者的大脑看起来正常，而且所有六名患者大脑中的神经联系也增加了。”

可塑性的奥秘

克里曼的结果首次证明了大脑无与伦比的可塑性。即使大脑部分或甚至部分缺失，它也可以通过自我重塑实现失去的神经网络和特定功能。

尽管这一现象仍然难以解释，但克利曼在他的论文中也提到了两种可能性。一个是在这些病人身上创造了一种新的组合途径。根据正常人脑，左右脑之间的胼胝体是联合通路之一。这些大脑被切除一半的人很可能获得了另一种联合途径。第二种解释是，病人大脑的其余部分已经在半脑中形成了替代神经回路，这听起来更可信，因为他们剩余的大脑神经网络确实更发达。

当然，不管是什么样的可能性，许多像Elana这样的癫痫患者已经通过大脑半球切除术摆脱了无尽的痛苦。尽管他们付出了半个大脑的代价，但至少他们还活着，还能像健康人一样社交、锻炼和工作。克里曼的研究结果还表明，他们大脑的其余部分显示出更强、更紧密的联系。

埃琳娜曾经说过，“我不认为我和其他人有什么不同。”现在看来，她真的是。不同的是，右脑有更强的神经网络。

原始纸张:

具有单一大脑半球的成人大脑的内在功能连接性

http://www . cell . com/cell-reports/full text/S2211247(19)31386