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前额叶皮质的神奇:因19世纪的一场工地意外而揭秘

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有些大脑对于脑科学领域是很独特的。

例如爱因斯坦的大脑,作为20世纪最聪明的大脑而闻名;亨利・莫莱森的大脑则是因为仅有30秒记忆,被麻省理工学院收藏。

在哈佛大学的“大脑藏品”中同样有一样孤品,它来自铁路工头费尼斯・盖吉。

这颗大脑,在大脑皮质的研究之路上意义非凡。

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在伦敦威康展览的爱因斯坦的大脑照片

大脑无疑是人体最神秘的地方,无数精密元件集合成一个人的思想。

但大脑也很脆弱,外力很容易就能损伤它,不可挽回的伤势带来的最可能是死亡。

但盖吉在一场意外事故中,惨遭一根铁棍爆头却奇迹般活了下来。

他的身体健康如往常,只是性格骤变如同换了一个灵魂,他的存在向世人揭示了大脑又一个秘密。

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波士顿先驱报对这件事的报道

事故发生之前,盖吉是一个正值壮年的年轻小伙。

肌肉发达气力过人,25年来生病的次数十只手指就能数的过来。

因为早年在采石场有爆破经验,他很快当上铁路公司的爆破工头。

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1848年,盖吉所在的铁路公司接了一个大单。

一条计划连接佛蒙特州、纽约、伯灵顿三座城市的铁路,经济效益高,愿景颇丰。

为了尽快完工,佛蒙特州的工人都聚到工地上。

由盖吉负责指挥,将新铁路上碍事的岩石炸平。

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为了爆破岩石,他先在岩石上打钻孔。

随后他将火药和导火索填进孔中,又安排工人往孔中填入沙子,把爆破控制在一个范围内。

正当他要用铁棍夯实沙子时,身后有人找他说话。

他转身交谈几句,同时熟练地继续将铁棍插进钻孔。

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但他没有发现,工人还没将沙子注入这个孔。

他侧着身体聊天,有说有笑,他手中的铁棍也与岩石摩擦出了“友情的火花”。

没有沙子阻隔,爆炸几乎在一瞬间发生。

盖吉只来得及回头看一眼爆炸的地方,手中的铁棍猛地摆脱了他的手,从他左下边脸颊向上直插入脑部,射穿头盖骨飞了出去。

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其他工人都被眼前一幕吓得失了魂。

铁棍上还裹着血和脑部组织,在瞩目之下“砰”的一声落在30米开外的地上。

盖吉被爆炸甩到地上,空气如同静止一般,几分钟后才见他身体痉挛了一下。

几个胆子稍大的工人连忙围了上去,有一人还去捡起了那根铁棍*。

*注:关于铁棍也有详细记载,它被称作“夯铁”,因为长期使用而变得光滑。长约1.09米,重达6公斤,最大直径2.54厘米,刺入头部的一段是尖的,据说是盖吉亲自定制。

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不敢相信,盖吉居然还能开口说话。

众人连忙将他扶起,半扶半抬地坐上了马车。

送达医院时,负责救治的约翰医生吓了一大跳,连忙为他清理伤口。

倒是盖吉显得很轻松,嘴里还说着俏皮话。

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以救治盖吉出名的约翰・哈洛

伤口从脸部左侧向斜上方深入,通过左眼后部、前额骨后部,再从偏左侧的头骨穿出。

头顶部的伤口处,直接就能看到大脑的脉动。

头骨碎片向外翻着,可以看到附近头骨上都有着裂纹。

左眼眼球突出,也能看到左脸明显前突。

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约翰帮他剃去头发,去除凝固物,并取下三块小三角形的额骨。

为了确定大脑是否还有异物,他用右手食指深入试探。

因为大脑没有痛觉神经,整个过程并没有看起来那么疼痛难耐。

但不断落进喉咙里的碎片和血水,让他感觉呼吸不畅,浓重的铁腥味让他呕吐了两次。

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当时盖吉的入住登记,图来自维基资源共享

盖吉始终保持清醒,这让约翰感到不可思议。

他意识到这将是一个非常特殊的医学案例,便非常详细地将过程记载了下来。

处理好伤口的当天晚上,盖吉还关注着工地的进度,与其家人相谈甚欢。

但第三天其盖吉就显得有些神志不清,偶尔才有清醒的时候。

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盖吉遇到最大的麻烦,莫过于脑部真菌感染。

约翰重新打开他的伤口,伤口下有一个巨大的脓肿。

他切掉了受感染的组织,放出226ml(近半瓶矿泉水)的脓液、血液和胆汁混合物。

约翰不断补救之下,才将盖吉从死亡边缘拉回。

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受伤后的第30天,盖吉基本恢复,心率恢复正常。

除了左眼受损,右眼视力没有受到影响,双耳听力正常,肠道因为几天的折腾有些不适。

其他各方面都很正常,行动能力、智力水平都没有受到影响。

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盖吉少数几张照片

这件事被约翰发表在《波士顿医学和外科杂志》上,当时的同行也是一片哗然。

可以想知,指责他编造的人数不胜数。

直到哈佛大学外科教授毕格罗造访,亲自将手伸入盖吉的“脑洞”中,才被众人所接受。

这之后,约翰还在继续记录了盖吉回归社会后的事情。

哪知随后的事情,让他又是唏嘘又是震惊。

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约翰发表的报道

回到铁路公司的盖吉,或许是对周围人的眼光在意,变得有些暴躁、专横。

他的家人也认为,他仿佛换了个人,过去幽默、睿智、平易近人的特点一点不剩。

因为坏脾气,他被很多同事讨厌,只得离开铁路公司,在马场找到新差事。

不过没多久就被炒鱿鱼,最终他到博物馆工作,拿着他那招牌“铁棍”吸引人流。

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其实还是帅的

最终他移民智利,在马园担任马车夫维持生活。

1860年,他在阴暗小巷内的醉汉聚集区中突发癫痫,结束了一生,年仅38岁。

随他一同下葬的还有那根铁棍,而当年因为那件意外事故而疯狂的媒体,如今也只用几行不起眼的小字刊登了他的死讯。

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现如今,盖吉的脑组织成了哈佛大学的藏品。

那颗头骨,也被存放在哈佛医学院图书馆的沃伦解剖博物馆中,一旁仍放着那跟铁棍。

之所以会被纳入博物馆,是因为盖吉的事情是最早的大脑皮质相关案例。

只要谈及前额叶皮质的作用,就免不了提到这个案例。

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专职研究这个案例的学者认为,盖吉完全失去了对群体生活规范的尊重。

根据许多证人的说辞:他不停说谎、暴怒而且暴力,与他原本的形象完全颠倒。

脑科学家认为伤及大脑前额叶皮质,是使他丢失“道德行为”的主要原因。

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前额叶皮质是位于大脑前部的皮质结构。

人类的前额叶皮质占大脑皮质总面积的40%,直到青春期才逐渐成熟。

从进化上来讲,前额叶皮质是最晚发展的皮质结构之一,在人类中尤其发达。

一般认为,前额叶皮质所处新皮层是我们高级认知功能的源泉,而相对应的,非均匀皮层演化较早,负责我们“下意识的行为”。

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在盖吉这个案例中,铁棍穿过的大脑部分,正好伤及前额叶皮质。

前额叶皮质能够为我们情绪进行加工,例如暴躁的时候,能够克制自我。

一些精神病患者,就是因为前额叶与其他组织的信号受阻隔,无法表达正确的自我。

而盖吉同样是因为前额叶皮质受损,情绪的表达显得很原始,无法顾及他人也就无法适应社会生活。

从某种程度上而言,盖吉的原人格遭到了破坏,大脑的“电路板”重组,获得了新的人格。

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相比盖吉的事情,另一个经典事件更多人知道----

上世纪初盛行的前额叶白质切除术,夺得过诺奖的临床手术。

手术不复杂,以暴力手段直接破坏前额叶白质,断开前额叶与其他神经的连接。

结果发现,手术后的患者彻底成了没有思考能力的人。

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椎体从眼睛下方刺入直捣前额叶

在1944年《神经与精神疾病杂志》上的一篇文章,指出了前脑叶白质切除术的缺陷。

文中提出,患者会出现暴力倾向或是奴性和盲从。

这种观点正好与盖吉的情况相似。

如果盖吉的事情最终没有淹没在尘世喧嚣中,如前脑叶白质切除术这般不合理的手术或许也就不会盛行。

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长期以来的研究,额叶皮层与其他神经系统的联系逐渐被揭开。

研究者通过观察被试者大脑的活跃情况,不断分析前额叶皮质在什么情况下更活跃。

结果证明,前额叶皮质几乎参与所有认知任务,比如情节记忆提取、语言加工、思维推理、学习规则、情绪认知、道德判断……

当然这些功能并不可能依靠单一区域就能完成,我们一般观察某一类行为主要激活哪一区域。

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当你在估量自己行为(自我参照)时,就会激活腹内侧前额叶皮质和背内侧前额叶皮质。

当你在想其他怎么看待你行为(视角采摘)时,就会激活背内侧前额叶皮质后部。

大脑还会允许我们没有主动思考的时候,开启“默认自我参照模式”(例如自责、心酸一类自发感受),此时主要激活楔前叶。

但这些行为之下并非没有其他区域的参加,前扣带回、横向顶叶皮质、侧颞皮质这些我们所不熟悉的结构,无时无刻不在影响着我们的认知习惯。

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某种意义上来说,前额叶皮质奠定了我们的人格。

精神分析学家弗洛伊德提出了本我、自我与超我的观点,正好与大脑的情况对应。

来源于本能的意识称作“本我”、前额叶所把控的“超我”,构成了我们的人格执行者——“自我”。

大脑之精密,细微的变化都可能让一个人“丢失自我”。

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心理分析学创始人弗洛伊德

大脑之脆弱,太多可能引发伤害。

而一旦一个人前额叶皮质受损,那这个人应该定义为新的一个人吗?

又能延伸一下,复制一个你,拥有一样的长相、记忆、性格,那他(她)是你吗?

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