2022年04月23日 10:30 環球科學 許多醫生看到她的腦部成像結果,感到十分不解。 因為,按照他們的理解,這樣的腦部缺損應當帶來嚴重的功能缺陷才對。 終於,她對那些妄加評論的醫生忍無可忍,並聯系了一支科研團隊,希望能借助科學家的力量,解開自己大腦的謎題。 而科學家也因此如獲至寶…… 撰文 | 栗子 審校 | clefable 直到25歲,她才知道自己的大腦和普通人有些不同。 如果不是那一次腦部掃描,讓她明白自己的大腦缺了一塊,她可能永遠不會發現這個秘密。 因為從小到大,她的日常生活似乎沒有受到任何影響,按部就班上了大學,還讀了研究生。 她缺少的腦區是左顳葉(left temporal lobe)。 對大多數人來說,這是承載語言功能的一個關鍵區域,而她腦中的相應位置,有的只是腦脊液。 曾經有位醫生認為,她的詞匯量不會超過五年級的小學生,但事實上她的言語智商(verbal IQ)測試成績在人群中排到了前2%。 不止如此,母語為英語的她,還熟練掌握俄語這門外語。 多年以來,她看過的許多醫生都無法相信,這樣一枚獨特的大腦竟有如此優異的表現。 與此同時,她也對自己的大腦愈發好奇。 終於,她在2016年聯系了麻省理工學院(MIT)的一支科學家團隊,也成為了他們視若珍寶的研究對象。 最近,關於她(的大腦)的第一篇論文發表了,她在文中化名EG。 科學家從她的腦海裏,發現了語言區發育過程中的一些秘密。 左腦不夠,右腦來湊 人類的大腦分成左右兩個半球,每個半球又有四個葉:額葉在前面,顳葉在外側,頂葉在上方,枕葉在後部。 其中,語言功能主要靠顳葉和額葉來實現。 顳葉承載著一個重要區域,名叫韋尼克區(Wernicke‘s Area),位在顳葉與頂葉交界的地帶,可以幫助我們理解語言,不論是聽到的語音還是看到的文字;額葉也有一個重要區域,名叫布洛卡區(Broca‘s Area),它能為我們選取合適的詞匯,表達出自己的想法。 左腦和右腦都有顳葉和額葉,但兩個腦半球的功能卻有所不同。 對大多數人(85~90%)來說,左腦會成為處理語言的主要擔當,也成為優勢半球,而右腦語言區的功能則會受到抑制。 假如你還記得,本文主人公EG丟失的正是左腦的顳葉。 可是她的語言能力並無明顯缺陷,甚至還優於常人(除了拼寫容易出錯)。 所以,科學家十分珍惜這個找上門來的案例。 在EG的記憶中,她從沒遭受過任何頭部創傷,或者說她大腦裏的缺損很可能是先天的。 造成此類現象的一個常見原因,是圍產期腦卒中(perinatal stroke):指從懷孕第140天到產後第28天之間,胎兒或嬰兒發生的中風。 研究團隊認為,EG的左顳葉缺失可能也是因為這種疾病。 而面對早期損傷,人類的大腦擁有一定程度的恢複力。 在過往研究中,一些科學家已經觀察到,圍產期腦卒中發生之後,有的孩子並不會像我們一般印象裏的中風患者那樣失語,而是發展出了與常人相近的語言能力。 這是因為,人在嬰幼兒時期的神經可塑性(neuroplasticity)比較強。 一個腦區受損,其他腦區還可以建立起新的神經連接,完成相應的任務,彌補缺失的功能。 曾經也有一些案例證實,早期左腦發生損傷,右腦可以接管語言功能。 這說明在年幼的大腦裏,左右腦都能積極地執行語言處理任務。 或者說,那時的左腦還沒有真正占據主導地位、成為優勢半球,右腦也就有了上位的機會。 既然,從前的科學家們已經知道,人類的大腦有「冗餘」設定,一個區域受損後仍然有機會讓其他區域替補上場。 那麼,來自MIT的研究團隊,還能從EG的腦海裏找到什麼新發現? 沒有顳葉,額葉怎麼辦? 成年人的大腦裏,需要有一個額顳葉網絡來處理語言。 不過,要說這個語言網絡是如何產生的,科學家們此前並不十分了解。 在遇到EG這個特殊的案例前,科學家們常常苦於難以獲得1~3歲孩子的腦部數據,而這個階段是語言能力發展的主要時期;4~5歲兒童乃至青春期早期的數據已有不少,可那些大腦已經發育到接近成年人的程度,如果說有明顯區別,就是左右腦的功能特化還沒完成,但這很難為研究者提供有關發育過程的靈感。 比如,額葉語言區的功能,通常會在5歲左右發育到和成年人相似的水平;而顳葉語言區比額葉語言區發育得更早。 科學家一直很好奇,顳葉語言區的存在,是不是產生額葉語言區的先決條件? 有了EG的大腦,研究團隊就可以設計實驗來找出答案。 他們交給EG一些閱讀任務,同時依靠fMRI(功能性核磁共振成像)監測她腦部的活動情況,並和94位大腦發育無異常的成年人的腦活動做對比。 這94位對照者的母語也是英語,和EG一樣。 具體來說,任務是閱讀真句子和假句子。 真句子裏,每個單詞都是實際存在的英文單詞,而且排列成了有意義的組合;假句子裏,每個「單詞」按照拼寫也能讀出來,但都不是實際存在的英文單詞,也表達不出什麼意義。 不論真句子還是假句子,每個句子的長度都是12個詞。 每個句子不是直接出現在屏幕上,而是一詞一詞蹦出來,兩個詞之間間隔450毫秒。 EG和其他對照者要做的就是默讀句子。 研究者說,這項任務針對的是那些跟詞匯語義處理與組合處理相關的腦區。 實驗過程中,科學家主要觀察EG的左額葉,看這一區有沒有出現語言相關的神經活動。 假如有,就表示在缺少左顳葉的情況下,左額葉依然可以發展出語言功能。 也就是說,同一個半球不需要存在顳葉,也能產生額葉語言區。 假如沒有,就可能表示在缺少左顳葉的情況下,左額葉並沒發展出語言功能。 或者說,想要產生額葉語言區,同一個半球必須存在顳葉才行。 結果,研究團隊並沒有在EG的左額葉發現語言活動,而右腦的額葉語言區與顳葉語言區都在工作。 科學家由此推測,同一個半球存在顳葉,是產生額葉語言區的必要條件。 在EG左顳葉缺失的情況下,即便左右腦的額葉之間相互連接,左額葉也無法借此獲得語言功能。 那麼,會不會是EG的左額葉對任何高級認知任務都沒有反應?團隊又用一些加法算術題對EG進行了測試,結果表明EG的左額葉依然保有其他的高級認知功能,只是缺少語言功能。 這樣一來,科學家愈發相信自己的判斷:額葉語言區不能獨立於(同一腦半球的)顳葉語言區而獨存。 EG的額顳葉語言網絡,全部由她大腦的右半球提供。 這也表示,一個半球就足以保障她完好的語言功能了。 從特殊的案例開始 當然,一個人的情況不能代表其他人。 EG腦部的器質性損傷,沒有給她造成發育遲緩,這並不意味著其他小孩腦部類似的損傷,也不會導致發育遲緩。 這項案例研究只是一個開始。 不過,神經學領域的許多重要的發現,也是從單個案例開始的。 比如上文提到,額葉當中有一個重要的區域叫布洛卡區,負責產生語言。 這個區域得名於一位叫做皮耶爾·保羅·布洛卡(Pierre Paul Broca)的醫生。 在19世紀60年代,布洛卡醫生先是在一位只能發出「tan」這一個音的患者過世後,發現他的左額葉有一處病變,後來又在20多位症狀與之接近的患者腦部,發現了相似的區域受損。 由此,他證明了一件事:大腦的功能確實有區域特化,不同的腦區負責不同的功能。 又過了十幾年,一個名叫卡爾·韋尼克(Carl Wernicke)的神經學家,也追隨著布洛卡的腳步,在一些能夠流利說話、卻聽不懂自己在說什麼的患者腦中,找到了另一個區域的損傷。 那就是位於顳葉(也延伸到頂葉)、有助於接收和理解語言的韋尼克區。 如今,MIT的科學家們對EG大腦的研究還在繼續。 由於顳葉不只負責語言功能,還參與一些聽覺感知。 下一步,研究團隊打算繼續觀察,左顳葉的缺失對EG的聽覺系統產生了怎樣的影響。 除此之外,EG自己還提到,除了大腦缺一塊,她的腦幹也少了一部分。 若幹年前,有一位醫生曾經對她說,只在死去的嬰兒腦中才看到過類似的現象,且以為腦幹的任何損傷都是致死的。 不過,隨著腦部成像技術的發展,和她相似的情況也變得越來越常見了。 如今,EG已年過半百,不過她依然希望自己作為一個特殊的案例,能幫助人們了解腦部更多的可能性。 「我的腦子是獨特,不是異常!」 原論文: 參考鏈接: 《讀了研,還精通兩門語言》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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