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我們的大腦是怎樣工作的？1861年，法國(guó)著名外科醫(yī)生布洛卡發(fā)現(xiàn)人體左腦上特定區(qū)域的損傷會(huì)導(dǎo)致語(yǔ)言表達(dá)出現(xiàn)障礙。大腦各區(qū)域有分工，不同的區(qū)域分工不同這一觀點(diǎn)被廣泛接受。這之后，許多科學(xué)家開(kāi)始尋找負(fù)責(zé)特定功能的大腦區(qū)域。我們每天拿起手機(jī)時(shí)，大腦中的某個(gè)區(qū)域也會(huì)發(fā)號(hào)施令，讓肌肉行動(dòng)起來(lái)。
故事先從癲癇說(shuō)起。癲癇俗稱(chēng)“羊癲瘋”，病人發(fā)作時(shí)常見(jiàn)癥狀有四肢抽搐、短暫失去意識(shí)、口吐白沫。19世紀(jì)60年代，英國(guó)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生杰克遜，被一個(gè)現(xiàn)象深深吸引：一些癲癇病人發(fā)作時(shí)，抽搐的癥狀沿著手、手腕、手臂上升到面部。他天才地猜想這背后的原因可能是引起癲癇異常放電在腦中傳播，傳播到不同區(qū)域時(shí)就會(huì)引起身體不同部位的抽搐。由此，他提出了一個(gè)天才的假說(shuō)，大腦特定的區(qū)域控制著特定的身體部位的運(yùn)動(dòng)。
1870年，德國(guó)生理學(xué)家古斯塔夫·弗里奇和愛(ài)德華·希茨格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了杰克遜的假說(shuō)。他們打開(kāi)狗的顱骨，讓灰白色的腦組織顯露出來(lái)，用帶有微弱的電流的鉑絲直接刺激狗的大腦皮層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小狗的大腦前側(cè)被電刺激時(shí)某些部位的肌肉會(huì)抽搐，而且哪個(gè)部位抽搐是可以預(yù)測(cè)的，刺激特定的位置會(huì)導(dǎo)致身體特定部位的運(yùn)動(dòng)。他們把刺激位點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的身體部位標(biāo)記到狗腦上，得到了第一張運(yùn)動(dòng)功能定位圖譜。
弗里奇和希茨格電刺激實(shí)驗(yàn)之后，許多科學(xué)家對(duì)其他動(dòng)物的大腦進(jìn)行了電刺激，并且對(duì)電刺激的強(qiáng)度有了更精細(xì)的控制。比如，英國(guó)生理學(xué)家查爾斯·斯科特·謝靈頓于1901年用電極刺激黑猩猩的大腦，繪制了黑猩猩運(yùn)動(dòng)功能定位圖譜。
謝靈頓發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)能引起軀體運(yùn)動(dòng)的刺激位點(diǎn)位于中央溝前側(cè)，提出控制軀體運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)在中央溝前。中央溝是皮層上一道很明顯的褶皺。人腦上也有中央溝，女生戴發(fā)箍時(shí)把發(fā)箍往頭頂方向移一些，發(fā)箍下方就是中央溝的大致位置。
人腦的運(yùn)動(dòng)區(qū)也在中央溝前嗎？電刺激大腦的方法幫助科學(xué)家找到了黑猩猩的運(yùn)動(dòng)區(qū)，但由于倫理的限制，不能為了定位腦區(qū)而將這一方法應(yīng)用于人腦。要定位人腦的運(yùn)動(dòng)區(qū)，似乎只能想其他辦法。
20世紀(jì)30年代，醫(yī)生開(kāi)始通過(guò)外科手術(shù)切除病灶來(lái)治療癲癇。但手術(shù)有個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，怎么精確地定位要切除的癲癇病灶？醫(yī)生切多了腦組織，患者受到的傷害太大，切少了癲癇可能復(fù)發(fā)。加拿大神經(jīng)外科醫(yī)生懷爾德·彭菲爾德的解決辦法是用電極刺激大腦的不同區(qū)域，直到找到引起癲癇反應(yīng)的區(qū)域，那個(gè)區(qū)域就是需要切除的病灶。
為了治療疾病，彭菲爾德和他的團(tuán)隊(duì)在一些手術(shù)中對(duì)患者的大腦進(jìn)行了電刺激。他們觀察到，刺激中央溝附近的腦組織時(shí)，有時(shí)患者身體某個(gè)部位會(huì)不自主地動(dòng)起來(lái)，有時(shí)患者會(huì)說(shuō)身體某個(gè)部位有感覺(jué)。開(kāi)顱手術(shù)時(shí)，病人還能開(kāi)口說(shuō)話，這是因?yàn)槟X組織中沒(méi)有痛覺(jué)感受器，手術(shù)是局部麻醉，患者意識(shí)清醒。醫(yī)生刺激某個(gè)位點(diǎn)后，患者可能會(huì)開(kāi)口說(shuō)無(wú)名指和小指有感覺(jué)。
1937年，彭菲爾德分析了1928年以來(lái)團(tuán)隊(duì)實(shí)施的163例手術(shù)的數(shù)據(jù)，把電刺激位置和對(duì)應(yīng)的身體部位對(duì)應(yīng)起來(lái)，總結(jié)了人腦上的軀體感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)功能的定位。他發(fā)現(xiàn)，控制軀體運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)位于中央溝前，產(chǎn)生軀體感覺(jué)的腦區(qū)在中央溝后，現(xiàn)在人們將這兩個(gè)腦區(qū)分別命名為初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層和初級(jí)軀體感覺(jué)皮層。而無(wú)論是在感覺(jué)區(qū)還是運(yùn)動(dòng)區(qū)，身體各部位按一定順序?qū)?yīng)到皮層上，沿著中央溝從頭頂往下，大致順序是腳、軀干、手、嘴。
人們每天拿起手機(jī)時(shí)，是大腦中哪個(gè)地方在發(fā)號(hào)施令，調(diào)動(dòng)身體各部分的肌肉？看完文章后，你也許可以比劃一下了。但只靠文中介紹的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，拿起手機(jī)這樣簡(jiǎn)單的動(dòng)作也是完成不了的。
要拿起手機(jī)，我們要先用眼睛看到或者用手觸摸到手機(jī)，這需要視覺(jué)區(qū)和感覺(jué)區(qū)參與，而要用合適的力氣穩(wěn)穩(wěn)地拿住手機(jī)，這需要持續(xù)地接收和處理肌肉的感覺(jué)信息，在初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層之外，還有許多腦區(qū)也參與運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。
（作者系中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士研究生）
來(lái)源：科普時(shí)報(bào)
