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大脑的重组跨越了区域
银泉猴子和神经可塑性的故事还没有完。猴子被带离陶伯的实验室已经好多年了,在这期间,神经科学家开始看到陶伯研究的重要性,他们对陶伯研究的新兴趣,导致可塑性实验中最重要的一个实验完成。
梅策尼希在他的实验中显示当一根手指头的感觉输入被切断时,大脑地图通常在皮质1~2毫米处改变。科学家认为这是因为神经元长了新的分叉出来。大脑神经元受伤后,会长出小的新芽或分叉,去和别的神经元相连。假如一个神经元死亡或失去输入信息,它旁边的神经元可以长1~2毫米来帮助联结,但是假如这是可塑性发生的机制,那么改变只限于受损神经元附近的几个神经元而已。所以大脑损伤附近区块会有可塑性改变出现,比较远的区域就不应该有。
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梅策尼希在范德堡大学的同事卡斯跟一个研究生庞斯(Tim Pons)一起挑战这1~2毫米的上限,真的只有1~2毫米吗?还是梅策尼希观察的神经元不够,因为在一些重要的实验里,他只有切断一根神经?
庞斯在想如果所有的神经都切断了,大脑会怎么样?会不会影响的地方超越两毫米?会在不同的区块看到改变吗?
可以回答这个问题的是银泉的猴子,因为它们有12年不曾有任何信息进入大脑地图。很讽刺的是,因为善待动物协会的干扰,过去的时间越久,这批猴子对科学家就越重要,假如任何动物有大量的皮质重组可以被测量到,非这些猴子莫属。
但是他们搞不清楚现在谁拥有这批猴子,虽然它们应该在美国国家卫生研究院管辖之下,但他们却坚持他们并不拥有这些猴子,这些猴子是烫手山芋,没有人敢用它们做实验,因为害怕善待动物协会找麻烦。不过现在主要的科学团体,包括国家卫生研究院,已经受够了这些乱咬人的团体。1987年,善待动物协会向最高法院提出监护权的要求,法院驳回不予审理。
当这些猴子逐渐变老,它们的健康开始走下坡路,其中一只猴子保罗瘦了很多。善待动物协会开始游说国家卫生研究院让它安乐死,他们去向法院提出申请。1989年12月,另外一只猴子比利,也快死了。
神经科学学会(Society for Neuroscience)的主席莫蒂梅尔·米什金(Mortimer Mishkin),也是国家卫生研究院神经心理学实验室的主任,很多年前,他曾经看过陶伯的第一个切断输入神经的实验,也就是推翻谢灵顿反射反应理论的那个实验。在银泉猴子事件时,米什金站出来替陶伯讲话,是少数极力反对国家卫生研究院停止陶伯研究经费的人之一。米什金跟庞斯见面,同意他在猴子安乐死之前,做最后一个实验。这是一个很勇敢的决定,因为国会是同情善待动物协会的,科学家很知道善待动物协会会非常愤怒,所以没有用政府的经费,而用私人捐助的钱来做这个实验。
在这个实验里,比利被麻醉后,科学家把一个微电极植入大脑来分析它手臂在大脑地图的位置。因为科学家和外科医生承受着很大的压力,所以他们把本来要一天才能完成的实验在4个小时内做完了。他们移除猴子脑壳的一部分,植入124个电极到感觉皮质中有关手臂的区域,他们碰触已经被切断输入神经的手臂,如他们所料,手臂没有送出任何电脉冲到大脑去。然后,庞斯轻触猴子的脸,因为大脑地图中,脸跟手是紧邻的。
他很惊讶地看到,当他碰触猴子的脸时,猴子被切断感觉神经的那只手臂的大脑地图神经元开始发射了,即脸的地图已经占用手的地图了。就如梅策尼希在他自己的实验中所看到的一样,当大脑地图没有用时,大脑可以重新组织,使别的心智功能可以接管没有使用的空间。最让人惊讶的是重新组织范围之大,整整14毫米,手臂地图半英寸以上的地方已经被脸的感觉输入占据了,这是最大范围的神经重组纪录。
做完实验后,他们给比利安乐死,6个月以后,这个实验在3只猴子身上重复,都得到同样的结果。
这个实验给陶伯带来很大的鼓舞,他是这篇论文的作者之一,这篇论文也给其他的神经可塑性支持者很大的鼓舞,大脑的神经元在受损后,不但在少数区域之内可以长出新的分叉,而且这个实验显示,大脑的重组甚至跨越区域,可以发生在更大的范围。