本文作者：Byronchu
第一眼見到這位病人時，每個醫(yī)生都驚呆了。這名 25 歲的年輕人雙手和前臂嚴重?zé)齻?頭上還頂著兩個血洞：一個在左臉緊貼下頜角的位置，一個在頭頂，上抬的顱骨碎片和凸出的大腦組織清晰可見。
「或許只有戰(zhàn)地醫(yī)生才可能見過如此恐怖的畫面?！?/p>
出乎意料的是，這位年輕人仍頑強地保持著清醒。在來到這里之前，他乘牛車趕了幾公里的路，又在攙扶下爬了很長一段樓梯，甚至還有精力向別人講述自己的事故。
面對接診的醫(yī)生們，他有些抱歉：「這可夠你們忙的了?！?/strong>
誰也沒有想到，他一語成讖，讓無數(shù)科學(xué)家們忙碌了整整兩個世紀(jì)。
這位年輕病人的名字，叫做菲尼斯 · 蓋奇（Phineas Gage）。而他的故事——或者說是事故——發(fā)生在 1848 年 9 月 13 日。
失去了左眼的蓋奇 圖源：Wikipedia
這天，25 歲的蓋奇正像往常一樣工作。他是一名鐵路工人，負責(zé)的主要任務(wù)是爆破。他和同伴相互配合，在鉆孔的巖石中先后填入炸藥和沙土，再用一根鐵棒壓實，配合保險絲，可以安全有效地控制爆炸范圍。
然而，這套已經(jīng)爛熟于心的動作卻在這一天出了差錯。某一刻，似乎有誰叫了蓋奇的名字，他一時之間分了心，轉(zhuǎn)過頭，卻沒有停下手上的工作： 同伴還沒來得及用沙土掩上炸藥，蓋奇的鐵棒就已經(jīng)砸向了火藥。
火花濺起的那個瞬間，爆炸發(fā)生了。
巨大的推力炸飛了蓋奇手中的鐵棒。 這根長 1.09 米、直徑 3 厘米、重 6 千克的「鐵標(biāo)槍」仿佛子彈出膛，直接貫穿了蓋奇的左臉，擊碎了上臼齒，經(jīng)過左眼球后方又從顱頂飛出，裹著血液和腦漿，直直地插在了 20 米開外的地上。
爆炸示意動畫 圖源：YouTube 視頻 ??
蓋奇重重地摔倒在地，他抽搐了幾下，陷入了短暫的昏迷，但在幾分鐘后又迅速轉(zhuǎn)醒，還可以繼續(xù)講話。
在工友們的幫助下，恢復(fù)穩(wěn)定的蓋奇爬上一輛牛車，筆直地坐了一路，活著且神志清醒地來到了醫(yī)生約翰 · 馬丁 · 哈洛（John Martyn Harlow）面前。
哈洛醫(yī)生 圖源：Wikipedia
作為接診了蓋奇的醫(yī)生之一，哈洛總是謙虛地說： 「我包扎了他，上帝治愈了他?！?/strong>不過，當(dāng)我們從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的角度回望，就會知道這句話所言非虛。
當(dāng)時，無菌手套還沒有被發(fā)明出來 圖源：YouTube 視頻
在無菌手套還沒有被發(fā)明的年代，哈洛徒手探查了蓋奇的傷口，取出骨頭碎片，剝下已經(jīng)凝固的血塊和腦漿，并嘗試包扎。5 個小時之后，利用極其有限的醫(yī)療技術(shù)，哈洛成功止住了大出血。
此后的十多天時間里，蓋奇因為感染一直處于半昏迷狀態(tài)，甚至一度出現(xiàn)譫妄，左眼也完全失明。
但奇跡似乎格外眷顧這個堅強的年輕人。挨過了最危險的感染期后，蓋奇的身體開始逐漸好轉(zhuǎn)。 10 月 7 日的時候，他剛剛能從床上爬起來；等到了 11 月中旬，他已經(jīng)學(xué)會瞞著哈洛醫(yī)生偷偷跑去逛街了。
康復(fù)「出院」后，蓋奇可以正常行走，也能理智地與人溝通，大部分時間都保持清醒。因此，哈洛和其他醫(yī)生都認為他「保存了完好的神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)」。
然而，朝夕相處的工友們還是敏銳地發(fā)現(xiàn)了蓋奇的不對勁：那個曾經(jīng)彬彬有禮、待人溫和的蓋奇不見了，取而代之的是一個固執(zhí)且粗魯?shù)哪吧恕?/p>
「蓋奇不再是蓋奇了。」他的朋友們都這樣說。
在朋友和家人的描述中，蓋奇的情緒變得陰晴不定、反復(fù)無常，對于別人提出的約束和建議，一概十分不耐煩，頑強且固執(zhí)，對身邊的人毫無尊重。只有「孩子的智力」和「強壯男人的動物激情」。
因為性格變化，蓋奇失去了工作，他帶著那根曾經(jīng)沾滿了血和腦漿「兇器」，開啟了另一段四處游歷的人生。
蓋奇的顱骨和鐵棒 圖源：Wikipedia
直到 1860 年 5 月 21 日，蓋奇因癲癇發(fā)作死亡，時年 36 歲。此時，距離那場爆炸已經(jīng)過去了十二年六個月零八天。
死亡給這段傳奇人生畫上了句號，但那句「蓋奇不再是蓋奇」的評論卻在人們的口耳相傳中越傳越廣，吸引了一眾神經(jīng)學(xué)家的關(guān)注。
在蓋奇還活著的 1840 年左右，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位是顱相學(xué)。顱相學(xué)認為，大腦里有 27 個不同器官，分別決定人格的不同方面。而通過觸摸顱的隆起或者凹陷，就能知道一個人的性格。
顱相學(xué) 圖源：Wikipedia
對于蓋奇的案例，美國顱相學(xué)的著名擁護者尼爾森 · 塞澤（Nelson Sizer）認為鐵棒「在仁慈附近和尊敬的前部穿過」，破壞了「仁慈器官」，從而造成了性格變化。
盡管從顱相學(xué)中，我們隱約能夠窺見將人類高級功能定位于大腦皮質(zhì)的雛形，但究其根本，這還是一種偽科學(xué)。
到了 19 世紀(jì)后期，顱相學(xué)逐漸走下神壇，神經(jīng)功能定位的概念取而代之成為了研究領(lǐng)域的新潮流，人們開始逐漸探索認知功能、認知過程與大腦的特定區(qū)域之間的聯(lián)系。
而救治了蓋奇的哈洛醫(yī)生在這種潮流的引領(lǐng)下，也回想起了自己這位特別的「老病人」。他猜測，蓋奇的性格和行為變化可能與大腦的局灶性損傷有關(guān)。但此時，蓋奇已經(jīng)去世多年，他受傷的大腦也早已歸塵歸土了。
哈洛沒有輕易放棄，他設(shè)法征得了蓋奇家人的同意。 1867 年，蓋奇的遺骨被從舊金山的孤山公墓中挖出。帶著蓋奇的顱骨和那根鐵棒，哈洛開啟了新的研究。
1868 年，哈洛在《麻省醫(yī)學(xué)會雜志》發(fā)表一篇論文。這是他第二次公開發(fā)表和蓋奇病例有關(guān)的論文，其中不僅包含了詳細的病程記錄，還記錄了蓋奇后來的經(jīng)歷和家人的口述。
這篇論文中，哈洛第一次嘗試推理鐵棒的進出路徑和可能造成的損害。
他詳細地復(fù)原了鐵棒的路線：穿過皮膚，往向上偏后的方向朝著中線前線，穿過咬肌和顳肌，通過顴弓下方，（可能）碎裂了蝶骨顳部和左眼眶底，進入顱腔，透過大腦的左前葉，并從冠狀縫和矢狀縫的交界處的中線附近飛出，飛出時撕裂了縱竇，破壞了頂骨和額骨的部分以及大腦的一部分，并將左眼球從窩眼里向外擠出一半遠。
哈洛描述的鐵棒穿透顱骨的方向 圖源：Wikipedia
在這篇文章中， 哈洛認為蓋奇的腦損傷部位局限在左側(cè)大腦的前部和中部腦葉，可能穿透左側(cè)腦室角。
但哈洛結(jié)論一直備受質(zhì)疑，因為他的推斷只是基于顱骨上的痕跡，并沒有真正進行尸檢。直到 1873 年，一位名叫大衛(wèi)·費里爾（David Ferrier）博士在猴子身上實驗，重現(xiàn)了額葉前額損害，并結(jié)合哈洛的論文廣做演講，學(xué)界這才逐漸接受了 額葉損傷可以導(dǎo)致人格變化和執(zhí)行力下降的觀點。
此后，哈洛將蓋奇的顱骨和鐵棒捐給了哈佛大學(xué)的沃倫博物館， 為更多好奇的研究者留下了一把通往過去的鑰匙 。
如今，蓋奇的故事已經(jīng)過去了近 200 年，人們對蓋奇最詳細的了解主要都源自于哈洛留下的文字。
因為研究水平的限制，哈洛的記錄會不會存在錯誤呢？ 為了尋求真相，不少研究者搭上了神經(jīng)影像學(xué)的順風(fēng)車，致力于重建鐵棒穿過蓋奇大腦的通道。
其中最為著名的，當(dāng)屬 1994 年，南加州大學(xué)的神經(jīng)生理學(xué)家漢娜（Hanna Damasio）和安東尼奧 （Antonio Damasio）的研究。
他們對蓋奇的骨進行 X 光檢查，用現(xiàn)代計算機進行 3D 重建了頭骨和鐵棒通過的軌跡。得出結(jié)論認為，大部分損害集中在左側(cè)和右側(cè)前額葉的腹側(cè)區(qū)域，并累及「社交腦」 （眶額葉皮層的前半部分，中額葉的頂部及前部區(qū)域，以及前扣帶回，不包括輔助運動皮層，和額島蓋，并且左半球的皮層下白質(zhì)損傷比右半球更廣泛） 。
這樣的損傷導(dǎo)致了理性決策，道德、社會行為和情感處理時出現(xiàn)差錯。 而這篇論文和重建模型，登上了 1994 年《科學(xué)》雜志的封面。
但結(jié)論依然存在爭議。
2004 年，哈佛的神經(jīng)解剖學(xué)專家們使用更大功率的電腦重建了鐵棒的 3D 軌跡，認為損害僅限于左額葉，并沒有越過中線。 他們還通過鐵夯插入的角度和蓋奇沒有受到損傷的顎骨，判斷出鐵棒襲來的那一刻，蓋奇一定正在張嘴說話。
2012 年，加州大學(xué)洛杉磯分校神經(jīng)影像實驗室的研究人員重新分析了前人的研究圖像，使用 MRI 和擴散成像數(shù)據(jù)來推斷腦損傷。 認為皮質(zhì)損傷僅限于左腦半球，而白質(zhì)損傷則發(fā)生在半球內(nèi)和半球間（累及兩個半球）。損害僅限于左側(cè)額葉，除了 4％ 的大腦皮層，還有 11％ 的額葉白質(zhì)。白質(zhì)束的損傷包括鉤狀束，扣帶束和上縱束。
圖源：參考文獻 9
關(guān)于蓋奇大腦損傷的迷霧似乎已經(jīng)揭開，但是新的問題又出現(xiàn)了。
尾聲
2009 年，人們偶然發(fā)現(xiàn)了一張從未見過的蓋奇的銀版相片。照片中，左眼失明的蓋奇手握那根鐵棒，衣著講究，神情自若，甚至有幾分英俊。
照片中的蓋奇手握鐵棒 圖源：Wikipedia
那個在傳言中只有「孩子的智力」和「強壯男人的動物激情」的蓋奇，在照片里顯然要更加從容鎮(zhèn)定。
而隨著更多事實查證的揭露，研究人員發(fā)現(xiàn)蓋奇曾在智利做了 7 年馬車車夫。連鐵路工人都做不了的蓋奇，究竟如何勝任了車夫這樣細致的工作呢？
長久以來，神經(jīng)科學(xué)家們普遍認為神經(jīng)元一旦死亡不可再生，因此，成年腦損傷造成的功能缺陷也是不可逆的。但 20 世紀(jì)末，科學(xué)家們卻逐漸發(fā)現(xiàn)成年人的大腦可以重新學(xué)習(xí)某些失去的功能，也就是神經(jīng)可塑性（Neuroplasticity）。
這或許可以給蓋奇留下的謎團一個暫時的解答：他曾經(jīng)失去的東西，有可能通過多年的訓(xùn)練，又回來了。
那么，蓋奇的改變用了多久呢？他真的康復(fù)到足夠適應(yīng)社會了嗎？如果的確如此，那么大腦又是如何重新生成、鞏固，以及完善的那些神經(jīng)及神經(jīng)間的連接的呢？
這些問題，我們目前仍沒有答案，但菲尼斯 · 蓋奇無疑是神經(jīng)科學(xué)史上最著名的一個病人。 盡管他的故事依舊還有很多謎團，但正是這種不確定性，激起了一代又一代神經(jīng)科學(xué)家的探索欲。
他們搜尋證據(jù)，建立假設(shè)，為了同一個真相，不懈追問。 （策劃：z_popeye，Y.；監(jiān)制：gyouza）
致謝：本文經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師、博士生導(dǎo)師 郁金泰教授 專業(yè)審核
題圖來源：Science 封面
參考資料：
[1]Harlow JM. Passage of an iron rod through the head. Boston Med Surg J 1848;39:389-93.
[2]Bigelow HJ. Harlow"s case of recovery from the passage of an iron bar through the head. Am J Med Sci 1850;20:13-22.
[3]Harlow JM. Recovery from the passage of an iron bar through the head. Publ Mass Med Soc 1868;2:327-47.
[4]Macmillan M. An Odd Kind of Fame: Stories of Phineas Gage. Cambridge, MA: MIT Press; 2000.
[5]Ferrier D. The Goulstonian lectures on the localisation of cerebral disease. Br Med J 1878;1:443-7.
[6]Damasio H, Grabowski T, Frank R, Galaburda AM, Damasio AR. The return of Phineas Gage: Clues about the brain from the skull of a famous patient. Science 1994;264:1102-5.
[7]Ratiu P, Talos IF. Images in clinical medicine. The tale of Phineas Gage, digitally remastered. N Engl J Med 2004;351:e21.
[8]Ratiu P, Talos IF, Haker S, Lieberman D, Everett P. The tale of Phineas Gage, digitally remastered. J Neurotrauma 2004;21:637-43.
[9]Van Horn JD, Irimia A, Torgerson CM, Chambers MC, Kikinis R, Toga AW. Mapping connectivity damage in the case of Phineas Gage. PLoS One 2012;7:e37454.
[10]E A Berker, A H Berker, A Smith. Translation of Broca"s 1865 report. Localization of speech in the third left frontal convolution. Arch Neurol. 1986 Oct;43(10):1065-72. doi: 10.1001/archneur.1986.00520100069017.
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