當外科醫生移除孩子大腦的六分之一時，就會發生這種情況

孩子的大腦在右半球的三分之一被手術切除後修復了什麼，它教會了我們所有的大腦？

我們正在發展的大腦找到了必要的重新連接自己的方法，一項近11歲男孩的新案例研究表明，他只是被稱為「UD」（他的隱私因未透露他的真實姓名而得到尊重）。

他6個月大的時候的手術消除了UD的整個枕葉，大腦的視覺處理中心的家，以及他的大部分顳葉，視覺和聽覺信號都落在那裡然後被分類。然而，UD的左半球通過承擔兩個半球的角色來彌補他右腦的任何損失。結果，他的認知和視覺功能現在都完好無損。

「UD的案例已基本上向我們表明，一個半球足以實現正常的視覺功能，」該研究的高級作者，卡內基梅隆大學心理學系和神經認知中心的神經科學家Marlene Behrmann說。

Behrmann表示，這是周二在Cell Reports上發表的新案例研究的「關鍵發現」 ，儘管她補充說UD的視力仍然受到手術的部分損害。看起來，為治癒危及生命的疾病而付出的代價很小。

在4歲時，當大多數孩子開始翻筋斗，為自己打扮並說出他們看到的許多顏色時，UD遭受了他的第一次癲癇發作。很快，他的癲癇發作變得頻繁和嚴重。

Behrmann解釋說，在接下來的幾年裡，他的醫生嘗試多次嘗試控制UD的癲癇發作，主要是通過藥物治療。雖然有些藥物可以減少癲癇發作，但沒有一種能阻止它

「作為最後的手段，決定讓他進行肺葉切除術，」Behrmann說，他解釋說這個手術需要一個手術計劃來消除癲癇的焦點而不影響大腦的其他區域。

「手術徹底消除了大約60％至70％的兒童[接受手術]的癲癇發作，因此它非常有效，」Behrmann說，他沒有參加手術，大約4次手術。所有無法控制的癲癇患者中有％至6％。

在UD的情況下，右半球的局部腫瘤是他癲癇的原因。在他6歲零9個月大的時候進行的手術切除了腫瘤以及位於右半球內的四個肺葉中的大部分。

「我們看到他差不多一年後，當他完全穩定，不再服用藥物並準備參加時，」貝爾曼說。在手術之前，他經歷了廣泛的行為和視覺測試，這是必要的「因為他們將要刪除部分視覺系統，」她解釋說。

在接下來的三年里，Behrmann和她的團隊使用高科技掃描來研究UD的手術後進展，以便在五個不同的時間點測量他的大腦活動。

基本上，然後，她和她的同事們觀察了手術後UD的大腦是如何重新開始的。

他們目睹的是左半球假設通常由他腦部缺失區域執行的功能。然後，他的左半球做了通常的文字識別工作，但也承擔了識別面孔的角色，通常是右半球的責任。

「因此，隨著單詞識別的出現，我們可以看到在同一個左半球的單詞識別和人臉識別之間的位置，」Behrmann說。「他們有點喜歡互相推擠，然後安定下來。」

「現在[UD的]面部和單詞識別技能完全正常，」她說，並指出左半球大腦中的兩種技能「在鄰近和鄰接的區域中定居」。

Behrmann解釋說，單詞和面部識別都被認為是「複雜的模式識別問題」。原因是，就像面孔一樣，單詞在視覺上彼此非常相似。

Behrman說，即使在正常發育的孩子中，大腦也需要很長時間才能獲得這些獨立的識別能力，這可能是因為「機制需要細粒度」來梳理出類似的出現詞和類似的出現面孔。

她說，不僅她和她的同事們將UD的能力與同齡人進行了比較，他們還用「我們能做的最具挑戰性的測試」對他進行了測試。「我們真的很難理解功能是否有任何損失或改變。我們無法看到任何功能。」

UD的大腦區域涉及其他複雜的視覺功能 - 物體識別和場景識別 - 當研究人員在7歲10個月時首次掃描時，其存在且正常。貝爾曼說，與他的同齡人一樣，這些發達的功能隨著時間的推移變得更加複雜，證明他的大腦部分保持良好狀態。

由於手術，UD確實失去了一項技能，但它不會返回。Behrmann解釋說，UD左視野中出現的視覺信息現在「無處可去」。仍然被他的功能性眼睛拾取，它沿著視覺處理電路傳輸，但是不再有任何大腦區域可以接收它。

為了補償，UD移動他的眼睛和頭部。我們（無意識地）為我們自己的盲點做了這個封面，這些盲點發生在從眼睛到大腦的神經阻擋了我們的視線。根據貝爾曼的說法，UD很可能不知道這樣做，而且他的外表並不罕見。

現在將近11歲，UD接受視力治療並坐在教室的左側，這樣他就可以接受更多的學校現場。他的考試成績從平均到高級。

倫敦大學伯克貝克學院腦與認知發展中心副主任馬克·約翰遜說，UD的案例研究「非常有趣」。

「雖然已知大腦的某些功能從出生開始起作用，但很明顯許多其他專業需要豐富的經驗，」沒有參與研究的約翰遜在一封電子郵件中寫道。

因為處理面是一項至關重要的技能，一些科學家認為，我們的大腦皮層（主要是右半球）負責識別面部的區域必須從出生時就「調整」，他說。

然而，UD的手術後經驗 - 其中的單詞和面孔競爭以捕獲他腦中的空間 - 提出了更多類似於約翰遜最初在2000年提出的稱為「 互動式專業化 」 的大腦功能模型。

根據約翰遜的模型，隨著時間的推移，大腦區域的專業化程度越來越高。就像一個家庭中的兄弟對手一樣，大腦區域相互作用並相互競爭以獲得他們的角色，這可能會隨著他們共同成熟而變得尖銳或變得更加受限制。

貝爾曼說，她和她的同事「現在正在進行一項非常大範圍的研究，評估許多孩子，」他和UD一樣經歷過類似的腦外科手術。

「手術正在變得越來越好，有很多計算機輔助繪圖可以使地理位置恰到好處，而且在藥物方面也有很多工作，」Behrmann說，他已經獲得了美國國立衛生研究院的資助。 。

「我們正在醫學和神經科學方面取得重大進展和進步，」她解釋說，這都歸功於新數據集處理大數據集的新分析和統計方法的發展以及新技術的擴展。

「有太多未解答的問題，」貝爾曼說。

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