如果只有半个大脑，人生还有多少可能？

本篇围绕2017年上海市科技进步一等奖——“臂丛神经损伤及修复过程中的大脑功能重塑规律及新技术的转化研发和应用”和2019年上海市科技进步特等奖——“基于脑可塑理论新发展修复残障上肢功能的新方案”项目，该奖项由复旦大学附属华山医院徐文东教授领衔的团队获得。

我们通常认为，一侧肢体是由对侧大脑半球控制的，并且左右半球之间功能连接紧密，还各司其职。在人们印象中，左脑和右脑缺一不可。然而，大脑这个谜团在让研究人员困惑的同时，也在不断带来惊喜。

那些只有部分脑的孩子都还好吗？

埃琳娜·佩拉尔（Elena Peral）从外表看来与普通人并无两样，谈吐非常自然。她有着正常的社交，甚至还在儿童肿瘤中心找到了一份工作。但当埃琳娜进行核磁共振扫描时，你会发现她明显少了半个大脑。这种脑半球缺失并不是天生的，而是医生为了规避埃琳娜日后可能发生的一些脑疾病风险不得已采取的切除术所致。

有人也曾怀疑，她带着半个大脑是无法长大的。但埃琳娜现在不仅已经成年，并且活得与正常人一样。

无独有偶，坦纳·柯林斯（Tanner Collins）因为脑部良性肿瘤导致癫痫发作。在7岁的时候，外科医生为他做了开颅手术，切除了他大脑右半球1/3的组织。手术切除了坦纳大脑中整个右侧枕叶，以及一半颞叶。这些脑叶决定我们能否看到事物，以及把人或事物的名字逐一对上号。

手术前，医生不知道他还能不能认识他的父母，或者还能不能正常地成长发育。但神奇的事情发生了，尽管失去了超过15%的脑组织，柯林斯似乎并无大碍。

2019年《细胞-报告》（Cell Reports）发表的一项针对6名切除半脑儿童的研究使我们对于儿童大脑的可塑性从惊叹变成确信。6名儿童因为患病而不得已切除了半个大脑，其中2名儿童切除了左半球，4名儿童切除了右半球，但发现这6名儿童长大成年后（20～29岁之间）可以像正常人一样生活。

研究人员发现主要是剩余的一半大脑得到了加强，也就是大脑各模块的连接紧密性得到了显著提高，弥补了缺失部分大脑带来的影响。

这些案例和研究提示，儿童大脑的可塑性非常强，在适当情况下，能够自发性适应脑损伤。那么，我们不禁要问：成人的大脑可塑性又如何？

成人大脑的可塑性探索

什么叫大脑的可塑性？简单来说，大脑可塑性是指大脑的结构与功能因为不断使用而发生相应的改变。

对于一般成人而言，随着年龄的增加，我们都有保持大脑健康且功能不退化的需求，比如不患老年痴呆症，年老之后记忆力仍不赖……那么有没有这种可能呢？

目前，研究人员已找到了一些有用的线索。2019年，《自然-医学》（Nature Medicine）上的研究指出，机体运动时产生一种名为鸢尾素（irisin）的激素，这种激素可促进大脑海马区的神经生长。这项研究揭示了成人大脑可塑性的一种分子机制。

实际上这一研究结论与我们日常生活经验十分一致，但我们可能更想知道成人大脑的可塑性到底可塑到什么程度。这其实不仅只是你我好奇关心的生活问题，更是研究人员正孜孜不倦探索的科学问题。

目前，研究人员对大脑可塑性的探索主要分为两方面：一方面从健康大脑入手，分析脑结构，探索脑功能，研究神经细胞及它们之间的联络。近些年也有一些颠覆性发现，比如，2019年刊载在《自然-医学》杂志上的研究证实人类神经细胞的新生可以一直持续到90多岁，这颠覆了“神经细胞不可再生”的理论。这一发现为证实成人大脑的可塑性奠定了细胞层面的基础。另一方面从病态大脑入手，比如，结合脑中风、脑瘫、脑损伤等中枢神经疾病探索大脑可塑性。复旦大学附属华山医院手外科徐文东教授领衔的团队在这方面获得理论突破并成功实现临床转化。相关研究成果于2018年刊载在《新英格兰医学杂志》（NEJM）杂志上。

当年，NEJM杂志社配发了一篇社论指出：“中国科学家创造性通过切断外周神经，并左右互换治疗中枢神经疾病，这是全新途径！”

在以“颠覆性的、在推进医疗实践具有最重要意义”为标准而遴选的2018年NEJM年度文章榜单中，该文位列第一。可见国际同行对这一突破性进展的肯定。

用一根上天赐予作为“功能储备”的神经把原本连接受损大脑半球的瘫痪肢体连接到健康半球上，便可使瘫痪肢体恢复功能，这个天方夜谭般的故事却被外科医生们实现了，顺带还证明了“人类可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制”的科学猜想。

成人若只有半个大脑还有多少可能？

20世纪50年代末，美国国家科学院院士、加州理工大学的罗杰·斯佩里（Roger Sperry）教授通过割裂脑实验证实了“左右脑分工理论”，他也因为在此方面做出的突出贡献于1981年获得了诺贝尔生理学或医学奖：左脑接受身体右侧的感官知觉和支配右半身的活动；右脑接受身体左侧的感官知觉和支配左半身的活动。

这一理论也早已被学界和社会接受。成人无论哪侧半球损伤都会产生严重的功能丧失，如左脑损伤就会导致右侧肢体偏瘫，右脑损伤会导致左侧肢体偏瘫。与儿童不同，这种功能丧失往往是严重的，终身遗留的。

在1872年《新英格兰医学杂志》（当时刊名《波士顿外科与医学杂志》）发表了美国科学院院士、神经科学家布朗·塞卡尔（Brown Sequard）的“Sequard脑科学猜想”：人可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制，能产生双侧的运动并接受双侧的感觉。但150年来，这个著名猜想困扰着全世界的学者而没有实现。我国的研究人员通过十几年的临床实践对“Sequard脑科学猜想”做出重大推动。

值得一提的是，该研究团队并不是从“脑”着手研究，而是从“手”着手。

可“移花接木”的颈7神经

事情得从20世纪80年代说起。华山医院手外科顾玉东院士当时正在致力于“臂丛神经损伤”的治疗和研究。这种损伤多由工伤、交通事故等原因引起，患者上肢功能部分或完全丧失，甚至导致终身残疾。

顾玉东基于1 000多例临床案例的诊治经验发现了这种周围神经损伤类疾病的规律和“窍门”。支配手及上肢和肩背、胸部的感觉和运动的臂丛神经一共有5根，最中间那根称之为“颈7神经”，他发现单纯这根神经的损伤或缺失，整个上肢的功能并未造成实质性影响。

那么这根似乎“冗余”的神经是否可以另作他用？基于这个思路，他成功创建了“健侧颈7神经移位治疗臂丛神经损伤”的手术方案，即将健侧颈7神经束作为供体去连接病侧肢体的靶神经，进而实现患肢功能改善。此术式在全世界得到了推广。

成功的方案激励团队深入探寻背后的机理。从2001年起，在顾玉东院士指导下，徐文东团队结合临床实践对该疗法进行深入研究后发现：健侧颈7神经切断再接入病侧神经之后，健康脑半球中支配对侧上肢的功能区会分离出一个“新功能区”，这个新功能区连接同侧上肢，进而实现了患肢功能的独立支配。

这一发现不仅打破了我们通常理解的“左右脑分工理论”，还推动了对150年前“Sequard脑科学猜想”的研究，即“人可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制，能产生双侧的运动并接受双侧的感觉”。

此外，研究团队更深刻地理解了手是脑指挥下的手，即外周神经系统和中枢神经系统的一体性。

那么，脑部损伤和疾病导致的上肢瘫痪问题是否也可以借用颈7神经移位的思路进行治疗？

“移花接木”再拓展

要知道脑中风、脑损伤等导致的中枢损伤造成的上肢残障，仅我国因此造成终身残疾者就达3 000余万，这些患者的肢体功能重建一直都是世界级医学难题，亟需突破性疗法。

徐文东带领团队大胆实践了自己的理念：他们通过手术将外周神经进行左右交叉移位，巧用颈7根神经搭建了一条连接瘫痪肢体和同侧健康大脑半球的“直接通道”。

截至目前，他们已成功治疗了400多位患者，从不到10岁的小朋友，到超过70岁的老年人，从国内到国外，使那些曾经生活不能自理的脑中风、脑外伤以及脑瘫后肢体功能障碍的患者重新拥有了一双灵巧的手，逐渐实现了生活自理。

该团队用一个又一个成功的临床案例验证了一侧大脑半球可控制双侧上肢的理论，并成功将手外科的研究和治疗手段拓展到中枢神经系统疾病所致肢体瘫痪的治疗中，造福了广大患者，启发了众多同行，惊讶了我们：原来成人大脑也如此可塑！

正因为如此，徐文东教授领衔的项目：《臂丛神经损伤及修复过程中的大脑功能重塑规律及新技术的转化研发和应用》获得2017年上海市科技进步一等奖；《基于脑可塑理论新发展修复残障上肢功能的新方案》获2019年上海市科技进步特等奖等殊荣。

复旦大学附属华山医院 徐文东教授

在接受《世界科学》采访时，徐文东表示：“以前认为成年人大脑的可塑性在下降，到了老年，脑可塑性更差，以致我们常认为一个人超过50岁后再学一门技艺是很难的。但我们临床上系列的研究工作发现，即使老人，他们的脑可塑性也可以诱导激发出来，这将给未来带来无限可能。”