EP7 半邊大腦被切除的小女孩,卻依然活蹦亂跳?神經可塑性的腦科學【馬其的剪輯大腦】

EP7 半邊大腦被切除的小女孩,卻依然活蹦亂跳?神經可塑性的腦科學【馬其的剪輯大腦】

馬其的剪輯大腦 Macheda Brain Montage

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這集從一個6歲女孩卡麥蓉·莫特(Cameron Mott)的故事出發——她在約翰霍普金斯醫院接受了大腦半球切除術,右半邊的大腦被整個切除。但手術後4週,她竟然靠著助行器走出醫院;一年後智力測驗回到正常範圍;幾年後甚至能跑步、跳舞。這到底是怎麼一回事?今天我們要來剪輯大腦,一起探索像是魔術一般的腦科學現象——神經可塑性(neuroplasticity)。

本集影片將帶你深度解析:

🧒 卡麥蓉·莫特的故事:拉斯姆森腦炎與大腦半球切除術

卡麥蓉3歲時被診斷出罹患極為罕見的拉斯姆森腦炎(Rasmussen's encephalitis)——一種自體免疫疾病,免疫系統搞錯攻擊對象,把自己的大腦當成敵人,導致每天出現幾十次癲癇發作,所有抗癲癇藥物皆無效。在三年的折磨後,家人帶她前往巴爾的摩的約翰霍普金斯醫院,求助兒童神經外科醫師喬治·賈洛(George Jallo)。賈洛醫師提出了唯一的治療選項:大腦半球切除術(hemispherectomy),切除病灶所在的整個右半球。手術後,卡麥蓉左半臉與左半身如預期完全癱瘓,因為控制這些部位的運動皮質正是位於被切除的右半球。然而接下來發生的事,讓所有人瞠目結舌。

🐱 休伯爾與威瑟爾的小貓實驗:關鍵期的發現

1960年代,哈佛大學的休伯爾(David Hubel)和威瑟爾(Torsten Wiesel)把剛出生的小貓的一隻眼睛縫起來,幾個月後打開,發現那隻眼睛的構造雖然完全正常,但小貓卻永遠無法用它來看東西了。儀器檢查發現,原本應該負責處理那隻眼睛訊號的視覺皮質,已被另一隻眼睛的訊號完全「霸佔」。但同樣的實驗若在成貓身上進行,視力幾乎不受影響。這個實驗揭示了一個重要概念——「關鍵期」(critical period):大腦在發育早期的可塑性,遠遠高於成年之後。這也解釋了為什麼卡麥蓉能在6歲手術後,讓左半球成功接管原本不屬於它的功能。此研究於1981年獲得諾貝爾生理醫學獎。

🔬 2019年 Kliemann 團隊的 Cell Reports 研究

2019年,加州理工學院的克莉曼(Dorit Kliemann)團隊在《Cell Reports》期刊發表研究,找了6位小時候接受過大腦半球切除術的成年人(手術年齡3個月至11歲,現年20至30多歲),放入磁振造影機器,對比6位有完整大腦的成年人。結果令人震驚:他們雖然只有半顆大腦,但大腦內所有重要的功能網路——包括視覺、語言、運動——全部完好存在,運作方式幾乎與有完整大腦的人沒有差別。這就是大腦最神奇的本領:只要在關鍵期被啟動,它可以重新接線,創造出我們無法想像的奇蹟。

⚖️ 神經可塑性的限制與終身學習的可能

神經可塑性並非萬能——年紀越大,可塑性越低。若卡麥蓉的手術是在20歲進行,恢復程度將大打折扣,很可能造成永久半身癱瘓。即使她恢復得如此驚人,左半邊身體仍有輕微無力,左腳仍有跛行。不過,成年人的大腦也具有一定程度的可塑性:學習新樂器、新語言、新運動,都能在大腦中建立新的連結。神經可塑性是貫穿我們一輩子的能力——持續學習、持續挑戰自己,大腦永遠都有成長的潛力。目前科學家也積極尋找可以「重新開啟」成人神經可塑性的方法,期望有朝一日讓成人的大腦損傷也能得到奇蹟似的恢復。

【參考文獻與素材引用(Reference & Attribution)】

📚 本集參考資料:

書籍:Hebb DO. The Organization of Behavior: A Neuropsychological Theory. New York: Wiley; 1949.

學術論文:Hubel DH, Wiesel TN. Receptive fields of single neurones in the cat's striate cortex. J Physiol. 1959;148(3):574-591. doi:10.1113/jphysiol.1959.sp006308.

學術論文:Kliemann D, Antovich D, Alvarez-Reyes A, Adolphs R. Intrinsic Functional Connectivity of the Brain in Adults with a Single Cerebral Hemisphere. Cell Reports. 2019;29(8):2398-2407.e4. doi:10.1016/j.celrep.2019.10.023.

學術論文:Vining EP, Freeman JM, Pillas DJ, et al. Why would you remove half a brain? The outcome of 58 children after hemispherectomy—the Johns Hopkins experience: 1968 to 1996. Pediatrics. 1997;100(2):163-171. doi:10.1542/peds.100.2.163.

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