新研究：反“常识，大脑并不能自我“重组”

剑桥大学和约翰霍普金斯大学的科学家们说，与人们普遍持有的观点相反，大脑没有能力自我修复，以补偿视力的丧失，例如截肢或中风。

Tamar Makin教授(剑桥大学)和John Krakauer教授(约翰·霍普金斯大学)在《eLife》杂志上撰文指出，认为大脑在受到损伤或缺陷时可以自我重组，并将特定区域重新用于新功能的观点，从根本上讲是有缺陷的——尽管科学教科书中经常引用这种观点。相反，他们认为，正在发生的只是大脑被训练使用已经存在的，但潜在的能力。

最常见的一个例子是，一个人失去了视力，或者天生失明，而之前专门处理视觉的视觉皮层被重新连接起来处理声音，从而使这个人能够使用一种“回声定位”来在杂乱的房间里导航。另一个常见的例子是，中风患者最初无法移动肢体，他们会重新利用大脑的其他区域，让他们重新获得控制。

Krakauer说:“我们的大脑有一种惊人的自我重组能力，这个想法很吸引人。它给了我们希望和魅力，尤其是当我们听到盲人发展出近乎超人的回声定位能力的非凡故事时，或者中风幸存者奇迹般地恢复了他们认为已经失去的运动能力。这个想法超越了简单的适应或可塑性，它意味着对大脑区域进行大规模的重新利用。虽然这些故事很可能是真的，但对正在发生的事情的解释实际上是错误的。”

在他们的文章中，Makin和Krakauer着眼于10项开创性的研究，这些研究旨在展示大脑的重组能力。然而，他们认为，虽然这些研究确实显示了大脑适应变化的能力，但它并没有在以前不相关的领域创造新的功能，而是利用了自出生以来就存在的潜在能力。

例如，加州大学旧金山分校(University of California, San francisco)的Michael Merzenich教授在20世纪80年代进行的一项研究观察了一只手失去一根手指时会发生什么。

手在大脑中有一个特殊的表征，每个手指似乎映射到一个特定的大脑区域。Merzenich认为，去掉食指后，大脑中原先分配给食指的区域就会被重新分配，用来处理来自相邻手指的信号。换句话说，大脑对感觉输入的变化做出了反应，重新连接了自己。事实并非如此，Makin说，他自己的研究提供了另一种解释。

在2022年发表的一项研究中，Makin使用一种神经阻滞剂来暂时模拟她的受试者截肢食指的效果。她指出，甚至在截肢之前，来自相邻手指的信号就会被映射到大脑中“负责”食指的区域——换句话说，虽然这个大脑区域可能主要负责处理来自食指的信号，但它并不是唯一的。截肢后发生的事情是，来自其他手指的现有信号被“拨通”到这个大脑区域。

来自剑桥大学医学研究委员会(MRC)认知和脑科学部门的Makin说:“大脑适应损伤的能力并不是为了完全不同的目的而征用新的大脑区域。这些区域不会开始处理全新类型的信息。甚至在截肢之前，其他手指的信息就已经在被检查的大脑区域中得到了，只是在最初的研究中，研究人员并没有太注意它，因为它比即将被截肢的手指弱。”

重组论的另一个令人信服的反例是对先天失聪的猫的研究，猫的听觉皮层——大脑中处理声音的区域——似乎被重新用于处理视觉。但当它们被植入人工耳蜗后，这个大脑区域立即重新开始处理声音，这表明大脑实际上并没有重新连接。

在检查了其他研究后发现，没有令人信服的证据表明，天生失明的人的视觉皮层或中风幸存者的未受伤的皮层曾经发展出一种原本不存在的新功能。

Makin和Krakauer并没有否认盲人能够完全依靠听觉导航，或者中风患者恢复运动功能的故事。他们认为，大脑并没有完全改变大脑区域的用途来完成新的任务，而是通过重复和学习来增强或修改其原有的结构。

他们认为，了解大脑可塑性的真实本质和局限性是至关重要的，这既可以为患者设定现实的期望，也可以指导临床医生采取康复方法。

Makin补充说:“这个学习过程证明了大脑非凡但有限的可塑性。在这段旅程中没有捷径或快车道。快速释放隐藏的大脑潜力或开发大量未使用的储备的想法更像是一厢情愿的想法，而不是现实。这是一个缓慢、渐进的过程，需要坚持不懈的努力和练习。认识到这一点有助于我们欣赏每个复苏故事背后的辛勤工作，并相应地调整我们的策略。很多时候，大脑重新布线的能力被描述为‘奇迹’——但我们是科学家，我们不相信魔法。我们看到的这些惊人的行为根植于努力工作、重复和训练，而不是大脑资源的神奇重新分配。”

剑桥大学提供