切除半个大脑

在当地专家的帮助下,这个月我们正在整理一些神经科学的新闻故事……
2019年12月20日

采访

海伦·凯斯,ARU;邓肯·阿斯特尔,剑桥大学

大脑

大脑示意图

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凯蒂·海勒与安格利亚鲁斯金大学知觉心理学家海伦·凯斯和剑桥大学认知神经科学家邓肯·阿斯特尔聊了聊这个月吸引他们眼球的神经科学新闻。首先,当你失去了一半的大脑会发生什么?这听起来很极端,但在严重的、罕见的癫痫病例中,外科医生可能会进行大脑半球切除术。事实证明,大脑可以很好地适应这种戏剧性的事件。邓肯告诉凯蒂更多……

邓肯-所以你可以切除大脑中你认为是癫痫发作源头的部分。或者你可以切断你认为会扩散癫痫的连接。例如,大脑有两半,它们由一束粗大的纤维连接。有时你可以切断纤维束来阻止扩散。

或者在非常极端的情况下,你可以进行所谓的半球切除术,外科医生会切除一半的大脑来阻止癫痫。这就是癫痫后你会失去一半大脑的原因。

所以这篇论文要做的是跟踪六个在他们小时候做过大脑半球切除术的人。通常在儿童早期进行,通常在3岁之前。几十年后,当这些人长大成人后,你可能会惊讶地发现,实际上他们的认知、行为和运动结果都非常好。通常情况下,如果你遇到一个人,你可能不知道他们已经做过了。当然,这就提出了一个令人惊奇的问题:如果他们失去了一半的大脑,他们是如何能够如此良好地运作的?这就是本文所要探讨的。

所以他们把这些人放在功能性磁共振成像扫描仪中或者fMRI扫描仪中。它能做的是观察大脑的哪些部分是活跃的,并用它来识别不同的大脑网络。他们的第一个发现是,相对于那些没有做过这个手术的人,那些做过手术的人,他们大脑中保存下来的那一半的网络是非常相似的。所以我们在一个典型的参与者身上看到的所有经典的大脑网络都出现在这些失去了一半大脑的人身上。

凯蒂:为了清楚起见,大脑的网络区域是否以特定的方式相互交流?

邓肯-他们就是这样。所以它们是大脑的不同区域通常在大脑的不同空间位置,但我们知道它们是一起工作的,因为它们一起变得活跃。

凯蒂:所以正在使用的那一半大脑以某种方式进行了补偿。这是怎么呢

邓肯:这是一种可能的解释。因此,这项研究的作者能够证明的是,虽然这些网络本身和那些没有失去一半大脑的人的网络是一样的,但这些网络之间的活动交换或信息交换在失去了一半大脑的人身上要大得多。也就是说,在失去了一半大脑的人身上,神经网络之间的交流似乎得到了加强。

对此的一种解释是,实验对象经过多年,甚至几十年逐渐发展出的能力,是为一项特定的任务建立额外的网络,而这些网络通常不会被那些没有失去一半大脑的人用来完成这项任务。而是因为他们需要额外的资源或额外的活动来支持这项任务所利用的网络的性能。所以随着时间的推移,随着大脑的发育,神经网络之间的联系变得越来越强。

凯蒂-太神奇了。有人在成年后做过这个手术吗,当他们完成了一些发育的时候?你觉得那会有什么不同吗?

邓肯-我想那会很不一样。所以它可以在儿童后期和青春期进行,这是非常罕见的。在这些年龄很少做的原因是因为它看起来更剧烈,早做的好处是它给了大脑其他部分补偿的时间。

这就是高度的可塑性,这意味着随着时间的推移,功能倾向于保持,典型的发展可能会发生。然而,如果你等到大脑完全形成,然后再切除一半,那么障碍就会大得多。

凯蒂-能在只有半个大脑的情况下生存和发展,这对我来说是不可思议的。作为一名大脑专家,这让你感到惊讶吗?

邓肯:是的,这真的很令人惊讶。所以我们把所有的时间都花在思考这里,那里,到处都是神经元的小口袋在做什么,它们的特殊贡献是什么。然后发现一群人一下子失去了一半的神经元是很了不起的。它们能够正常工作,过着正常、快乐、高效的生活,这一事实证明了人类大脑的适应性和可塑性。

事实上,在这些案例中,即使只有六个,作者能够证明的是,在那些网络之间的相互交流程度最大的人身上,他们的结果似乎是最好的,这支持了这样一个观点,即大脑在做的事情本质上是在补偿大脑缺失的另一半。

你是否曾经说漏了嘴,经过深思熟虑后,你希望自己不要告诉别人?本月,海伦·凯斯(Helen Keyes)一直在研究一篇论文,该论文解释了为什么我们有时会说一些后来后悔的话……

海伦:在我们的生活中有很多情况下,我们隐藏自己的信息是明智的,我们不想透露个人细节。所以想想工作面试,或者重要的工作会议,这些情况下你可能会想“我要保留关于我自己的这一点”。具有讽刺意味的是,这篇论文表明,正是在这些特定的时刻,我们最投入,最高度警惕,并试图表现得最好,当我们最有可能过度披露或犯这些错误时,我们可能最终被别人负面评价。

凯蒂-你说的警觉性是什么意思?

作者称之为情感唤起在这里我们所说的唤起并不是指性唤起,我们只是指一种准备就绪的状态。你的系统真的是“Go!”,你就处于高度警戒,非常清醒的状态。

当我们谈到这种情感唤醒时,我们可以指认知上处于一种高度的认知唤醒状态或情感上的唤醒,甚至是生理上的,比如去跑步,当你的系统真正启动时,这种唤醒。

凯蒂-好吧,不管它是什么,这是一种高度的状态。

海伦:就是这样。所以你可以想象,在很多情况下,正是在这些时刻,我们不想透露个人信息。这背后的想法是,它需要相当多的努力来抑制有关我们自己的信息。如果你想想"不要想白熊"这个著名的例子,当然这就是你能想到的,当我们进入这些重要的,高度紧张的情境时我们经常会想"不要说这个,不要说这个,不要说出关于你自己的这条信息"你会非常努力地不去谈论某条个人信息,它就在你的脑海里。

不幸的是,当我们处于这种高度兴奋的状态时——无论是情绪上的、认知上的还是生理上的——我们最容易获得的信息就是那些就在我们大脑前面的信息。不幸的是,这就是为什么在这种情况下它更容易出现的原因。

凯蒂:这听起来真的很残酷,因为你可能在谈论工作面试、约会之类的重要事件,对吧?

海伦:没错,他们实际上是在约会的背景下看待这个问题的。作者做的其中一项研究是他们要求参与者建立一个约会档案他们必须在这个约会档案上列出关于自己的三件事。现在,一半的参与者被告知,在这之后他们必须马上做一个非常复杂的数学挑战,这个挑战有认知上的高唤醒,人们对此有点紧张。而对照组完全没有被告知这一点。然后他们独立评估人们在约会资料中对自己的评价。他们发现处于这种高度唤醒状态的人,也就是那些被认为必须完成数学任务的人,自我透露的更多他们会自我透露亲密的细节,可能令人尴尬的细节,甚至是关于自己的犯罪细节。

他们还研究了一些你不想告诉别人的事情,因为你可能会觉得有点羞耻。所以他们研究了网络喷子,我们中的一些人有时会参与的行为,其本质是匿名的,你会不好意思告诉别人你在网络论坛上说过这些话。在这里,他们向一半的参与者展示了情感图片。(我指的是非常情绪化的照片。它们可以是图片,唤起厌恶甚至积极的情绪,只是高度情感的图片)。他们发现,看过情感图片的那组人透露了更严重的网络挑衅行为,他们以后可能会后悔谈论这些事情。

然后作者想知道生理唤醒是否正确,所以他们进行了第三项研究,他们让每个人想想最尴尬的时刻,那些在半夜真的闯入你脑海的时刻,仍然让你尴尬地醒来。然后他们让一半的参与者去慢跑,另一半不去慢跑。当参与者回到实验室时,那些一直慢跑的人更愿意向研究人员透露最尴尬的时刻是什么。

凯蒂:哇,好的,你有三个研究,你让一个人在生理上被唤醒,去跑步;你通过让他们做一道数学题来激发他们的认知能力;然后通过向他们展示这些情感图像来激发他们的情绪。说实话,这听起来相当可怕!你有什么建议吗?也许在这些情况下,通过更冷静来抑制你的兴奋状态会有帮助吗?

海伦:首先要记住的是,自我表露并不总是一件坏事。在与他人建立联系和建立社会关系方面,这对我们来说非常重要,我们会自我披露这些尴尬的时刻或违规行为。这对你自己的心理健康和健康也很重要我们觉得我们可以公开地谈论和披露这些事情。所以这不是一个纯粹的负号。

但我们清楚地知道,有些情况下你必须自我调节,比如高层会议、工作面试,或者像你提到的潜在约会。所以有时候我们说的话可能会损害我们的声誉,甚至会冒犯到别人。在这种情况下,最好事先进行一些放松的活动,无论是深呼吸还是冥想,或者任何能让你进入平静状态的活动。但在更实际的层面上,你可以做一些简单的事情,比如在你进入需要自我调节的情况之前立即避免饮用咖啡因。

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