如果只有半個大腦，人生還有多少可能？

本篇圍繞2017年上海市科技進步一等獎——“臂叢神經(jīng)損傷及修復(fù)過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年上海市科技進步特等獎——“基于腦可塑理論新發(fā)展修復(fù)殘障上肢功能的新方案”項目，該獎項由復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院徐文東教授領(lǐng)銜的團隊獲得。

我們通常認為，一側(cè)肢體是由對側(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，大腦這個謎團在讓研究人員困惑的同時，也在不斷帶來驚喜。

那些只有部分腦的孩子都還好嗎？

埃琳娜·佩拉爾（Elena Peral）從外表看來與普通人并無兩樣，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。但當埃琳娜進行核磁共振掃描時，你會發(fā)現(xiàn)她明顯少了半個大腦。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)險不得已采取的切除術(shù)所致。

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

無獨有偶，坦納·柯林斯（Tanner Collins）因為腦部良性腫瘤導(dǎo)致癲癇發(fā)作。在7歲的時候，外科醫(yī)生為他做了開顱手術(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上號。

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

2019年《細胞-報告》（Cell Reports）發(fā)表的一項針對6名切除半腦兒童的研究使我們對于兒童大腦的可塑性從驚嘆變成確信。6名兒童因為患病而不得已切除了半個大腦，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，也就是大腦各模塊的連接緊密性得到了顯著提高，彌補了缺失部分大腦帶來的影響。

這些案例和研究提示，兒童大腦的可塑性非常強，在適當情況下，能夠自發(fā)性適應(yīng)腦損傷。那么，我們不禁要問：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？簡單來說，大腦可塑性是指大腦的結(jié)構(gòu)與功能因為不斷使用而發(fā)生相應(yīng)的改變。

對于一般成人而言，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，機體運動時產(chǎn)生一種名為鳶尾素（irisin）的激素，這種激素可促進大腦海馬區(qū)的神經(jīng)生長。這項研究揭示了成人大腦可塑性的一種分子機制。

實際上這一研究結(jié)論與我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗十分一致，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。這其實不僅只是你我好奇關(guān)心的生活問題，更是研究人員正孜孜不倦探索的科學(xué)問題。

目前，研究人員對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)》雜志上的研究證實人類神經(jīng)細胞的新生可以一直持續(xù)到90多歲，這顛覆了“神經(jīng)細胞不可再生”的理論。這一發(fā)現(xiàn)為證實成人大腦的可塑性奠定了細胞層面的基礎(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)銜的團隊在這方面獲得理論突破并成功實現(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。

當年，NEJM雜志社配發(fā)了一篇社論指出：“中國科學(xué)家創(chuàng)造性通過切斷外周神經(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、在推進醫(yī)療實踐具有最重要意義”為標準而遴選的2018年NEJM年度文章榜單中，該文位列第一。可見國際同行對這一突破性進展的肯定。

用一根上天賜予作為“功能儲備”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，這個天方夜譚般的故事卻被外科醫(yī)生們實現(xiàn)了，順帶還證明了“人類可以完成一側(cè)半腦對雙側(cè)肢體的控制”的科學(xué)猜想。

成人若只有半個大腦還有多少可能？

20世紀50年代末，美國國家科學(xué)院院士、加州理工大學(xué)的羅杰·斯佩里（Roger Sperry）教授通過割裂腦實驗證實了“左右腦分工理論”，他也因為在此方面做出的突出貢獻于1981年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎：左腦接受身體右側(cè)的感官知覺和支配右半身的活動；右腦接受身體左側(cè)的感官知覺和支配左半身的活動。

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

在1872年《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（當時刊名《波士頓外科與醫(yī)學(xué)雜志》）發(fā)表了美國科學(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)半腦對雙側(cè)肢體的控制，能產(chǎn)生雙側(cè)的運動并接受雙側(cè)的感覺。但150年來，這個著名猜想困擾著全世界的學(xué)者而沒有實現(xiàn)。我國的研究人員通過十幾年的臨床實踐對“Sequard腦科學(xué)猜想”做出重大推動。

值得一提的是，該研究團隊并不是從“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80年代說起。華山醫(yī)院手外科顧玉東院士當時正在致力于“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)驗發(fā)現(xiàn)了這種周圍神經(jīng)損傷類疾病的規(guī)律和“竅門”。支配手及上肢和肩背、胸部的感覺和運動的臂叢神經(jīng)一共有5根，最中間那根稱之為“頸7神經(jīng)”，他發(fā)現(xiàn)單純這根神經(jīng)的損傷或缺失，整個上肢的功能并未造成實質(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)，進而實現(xiàn)患肢功能改善。此術(shù)式在全世界得到了推廣。

成功的方案激勵團隊深入探尋背后的機理。從2001年起，在顧玉東院士指導(dǎo)下，徐文東團隊結(jié)合臨床實踐對該療法進行深入研究后發(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側(cè)上肢的功能區(qū)會分離出一個“新功能區(qū)”，這個新功能區(qū)連接同側(cè)上肢，進而實現(xiàn)了患肢功能的獨立支配。

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”，還推動了對150年前“Sequard腦科學(xué)猜想”的研究，即“人可以完成一側(cè)半腦對雙側(cè)肢體的控制，能產(chǎn)生雙側(cè)的運動并接受雙側(cè)的感覺”。

此外，研究團隊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)致的上肢癱瘓問題是否也可以借用頸7神經(jīng)移位的思路進行治療？

“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，僅我國因此造成終身殘疾者就達3 000余萬，這些患者的肢體功能重建一直都是世界級醫(yī)學(xué)難題，亟需突破性療法。

徐文東帶領(lǐng)團隊大膽實踐了自己的理念：他們通過手術(shù)將外周神經(jīng)進行左右交叉移位，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70歲的老年人，從國內(nèi)到國外，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，逐漸實現(xiàn)了生活自理。

該團隊用一個又一個成功的臨床案例驗證了一側(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：原來成人大腦也如此可塑！

正因為如此，徐文東教授領(lǐng)銜的項目：《臂叢神經(jīng)損傷及修復(fù)過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年上海市科技進步一等獎；《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年上海市科技進步特等獎等殊榮。

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，徐文東表示：“以前認為成年人大腦的可塑性在下降，到了老年，腦可塑性更差，以致我們常認為一個人超過50歲后再學(xué)一門技藝是很難的。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，這將給未來帶來無限可能。”