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成人大脑也有可塑性

梅策尼希第一次窥视到成人大脑的可塑性是很偶然的。1968年完成博士学位后,他去威斯康星大学麦迪逊桥校区跟伍尔西(Clinton Woolsey)做博士后研究,伍尔西是潘菲尔的同学。伍尔西请梅策尼希指导两位神经外科医生保罗(Ron Paul)医生和古德曼(Herbert Goodman)。他们3个人决定看一下假如手的一条周边神经剪断了,然后又开始长时,大脑会是什么情形。

读者需要知道我们的神经系统分成两个部分:一部分是中央神经系统(大脑和脊髓),这是整个神经系统的司令部,发号施令及控制的中心,当时人们以为这个部分是没有可塑性的;另一部分是周边神经系统,它把信息从感觉器官的受体送到脊髓和大脑,也把信息从大脑和脊髓送达肌肉和器官。人们很早就知道周边神经系统有可塑性,假如你不小心切断了手的神经,它会再长出来。

每一个神经元有三个部分。树突(dendrite)是长得像树枝一样的神经分支,它接收别的神经元送过来的信息。这些树突都连到细胞体(cell body)上,细胞体中有DNA,它维持这个细胞的生命。最后一部分是轴突(axon),它像个电缆一样,送出信息。轴突有各种长度(从大脑中的微电子显微镜才看得到的长度,到6英尺长的从脑通到脚的长度)。很多人把轴突比喻成电缆是因为它们会输送电流,速度都很快(每小时2~200英里[1]),把信息送到邻近神经元的树突上。

神经元可以接收两种信号:使它兴奋的和使它抑制的。假如一个神经元接收到足够的兴奋信号,它会送出它自己的信号。当它接收到足够的抑制信号,就比较不可能发射或送出任何信号。轴突并没有真正接触到邻近神经元的树突,它们中间有一个很小的缝隙,叫作突触(synapse)。一旦电流信号到达轴突终点时,它会引起一种神经传导物质释放到突触,这个化学信使飘浮过突触,到达邻近神经元的树突,使它兴奋或抑制。当我们说这个神经元重新设定(rewire)它自己时,我们指的是突触的改变,即加强、增加神经元之间的联结或减弱、减少这些联结。

梅策尼希、保罗和古德曼想要探索一个大家都知道但都不知其所以然的中央和周边神经系统的互动情形。当一个大的周边神经(有许多轴突)被剪断时,有的时候,在重新长出来的过程中,神经元的轴突会交叉。当轴突依附到错的神经元时,这个人会感觉到错误的功能区域,即明明碰触的是食指,病人却感觉是拇指。科学家对这个现象的解释是在重新成长的过程中,神经被“洗牌”弄错了,把食指的信息送到大脑地图中大拇指的地方去了。

当时,科学家对大脑和神经系统模式的认知是身体皮肤的每一点都有神经,它把信息送到大脑地图某一个特定的点,这个点是一出生就已固定的,所以大拇指的神经永远是直接把信息传到大脑感觉地图大拇指的那一点上。梅策尼希他们接受“点对点”的大脑地图模式,很天真地去记录周边神经重新洗牌后大脑内部会怎么样。

他们很仔细地用微电极找出好几只青春期猴子的手部大脑地图,把连接到手的周边神经剪断,然后立刻把断面缝得很接近,但是没有真正密合,希望这条神经的许多轴突在神经重新生长时,会交错连接。7个月后,他们重新绘制这些猴子的大脑地图,以为会看到非常杂乱的大脑地图,想不到新地图几乎完全正常,没有像他们想象的碰触食指会引起大脑地图中大拇指部位的活化。

“我们看到的事情,”梅策尼希说,“太令人震惊了,我完全不理解。”它在大脑中仍是体内体外一对一呼应的排列,好像大脑把交叉的神经信号又重新整理回来了。

[1] 1英里=1609.344米。——译者注

 
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