科学家推翻了人们长期以来对大脑存在补偿性重塑能力的看法

科学家推翻了人们长期以来对大脑存在补偿性重塑能力的看法剑桥大学和约翰斯-霍普金斯大学的科学家指出，与人们普遍认为的相反，大脑并不具备重新连接自身的能力来补偿失明、截肢或与中风有关的损伤。在最近发表在《eLife》上的一篇论文中，剑桥大学的塔玛尔-马金（TamarMakin）教授和约翰-克拉考尔（JohnKrakauer）教授认为，尽管科学教科书中经常引用这种观点，但这种观点从根本上说是有缺陷的，即大脑在应对损伤或缺陷时可以重组自身，并重新利用特定区域来实现新的功能。相反，他们认为所发生的只是大脑在接受训练，以利用已经存在但潜在的能力。大脑可塑性的误解最常见的例子之一是，一个人失去了视力--或天生失明，而以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"的形式来浏览杂乱的房间。另一个常见的例子是，中风患者最初无法移动肢体，但他们可以重新利用大脑的其他区域来恢复控制能力。约翰-霍普金斯大学运动学习和大脑修复研究中心主任Krakauer说："我们的大脑具有惊人的自我重构和重组能力，这种想法很有吸引力。它给我们带来了希望和魅力，尤其是当我们听到盲人发展出几乎超人的回声定位能力，或者中风幸存者奇迹般地恢复了他们认为已经丧失的运动能力等非凡故事时。这种想法超越了简单的适应性或可塑性--它意味着大脑区域的全面重新利用。但是，虽然这些故事很可能是真的，但对所发生的事情的解释实际上是错误的"。重新评估经典研究在文章中，Makin和Krakauer回顾了十项旨在展示大脑重组能力的开创性研究。不过，他们认为，虽然这些研究显示了大脑适应变化的能力，但大脑并没有在以前不相关的区域创造新的功能，而是利用了自出生以来就存在的潜在能力。例如，其中一项研究--加州大学旧金山分校的迈克尔-梅尔泽尼奇教授在20世纪80年代进行的研究--探讨了当一只手失去一根手指时会发生什么。手在大脑中有一个特定的表征，每个手指似乎都映射到一个特定的大脑区域。梅尔泽尼奇认为，去掉食指，以前分配给这根手指的大脑区域就会被重新分配来处理来自邻近手指的信号--换句话说，大脑会根据感觉输入的变化重新连接自己。Makin说并非如此，他自己的研究提供了另一种解释。挑战重装理论在2022年发表的一项研究中，Makin使用一种神经阻断剂，暂时模拟截去受试者食指的效果。她的研究表明，即使在截肢之前，来自邻近手指的信号也会映射到"负责"食指的脑区--换句话说，虽然这个脑区可能主要负责处理来自食指的信号，但并不完全如此。截肢后，其他手指的现有信号会在这个脑区"拨号"。剑桥大学医学研究委员会（MRC）认知与脑科学研究组的Makin说："大脑的适应能力与食指和中指一样，大脑对损伤的适应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，被检查的大脑区域中就有关于其他手指的信息，只是在最初的研究中，研究人员没有太注意到这些信息，因为这些信息比即将被截肢的手指弱。"来自先天性聋猫的证据先天性耳聋猫的听觉皮层--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，这一大脑区域立即又开始处理声音，这表明大脑实际上并没有重新连接。在研究其他研究时，Makin和Krakauer没有发现令人信服的证据表明，先天失明者的视觉皮层或中风幸存者未受伤的皮层曾经开发出一种新的功能能力，而这种能力在其他情况下是不存在的。了解真正的大脑可塑性Makin和Krakauer并没有否定盲人纯靠听力导航或中风患者恢复运动功能等故事。相反，他们认为，大脑并不是完全为新任务重新分配区域，而是通过重复和学习来增强或修改原有结构。他们认为，了解大脑可塑性的真正本质和局限性至关重要，这既有利于为患者设定切合实际的期望值，也有利于指导临床医师采用康复方法。Makin补充说："这一学习过程证明了大脑非凡的可塑性，但这种可塑性也受到限制。在这个过程中没有捷径或快车道。快速开启大脑隐藏潜能或挖掘大量未用储备的想法，与其说是现实，不如说是一厢情愿。这是一个缓慢、渐进的过程，需要坚持不懈的努力和实践。认识到这一点，有助于我们理解每一个康复故事背后的艰辛，并相应地调整我们的策略。""很多时候，大脑重新连接的能力被描述为'奇迹'--但我们是科学家，我们不相信魔法。我们所看到的这些惊人的行为都源于努力工作、重复和训练，而不是大脑资源的神奇重新分配"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399673.htm