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布罗卡
皮层功能定位论的开拓者

图1 布罗卡

在人类认识自己的长河中,通过前面的介绍,我们知道首先是维萨里从科学上论证了心智来源于脑,然后是威利斯论证了大脑皮层而非脑室才是心智的所在地。然而心智的各种功能究竟是需要整个脑的参与,还是只要脑的一部分参与,依然是个争论不休的问题。德国解剖学家和生理学家加尔率先较有影响地提出脑的各种功能定位在不同脑区的观点,但是这一观点纯粹出于猜想,并没有实验证据,虽然曾经红极一时,但最终灰飞烟灭,连其脑功能定位的思想一同被世人抛弃了。第一位提供可靠的科学证据说明语言功能定位在特定脑区,使脑功能定位思想死而复生的是法国医生、解剖学家和人类学家布罗卡。此外,布罗卡在人类学方面也花了大量精力,并做出诸多贡献,甚至还创建了全世界最早的人类学学会。在此,我们仅聚焦其对脑科学的主要贡献。

早早起跑

1824 年 6 月 28 日,布罗卡出生在法国波尔多的一个外科医生家庭。他 16 岁就获得了学士学位,17岁进入巴黎的医学院,20岁毕业。而同时代同龄的大多数医学学生才刚刚开始学业。毕业后,布罗卡在经过多次实习之后,23岁时成了著名解剖学家和外科医生盖尔迪(Pierre Nicolas Gerdy)的助手。25岁时取得博士学位,而29岁时成了教授。1868年,布罗卡当选为医学科学院院士。

世纪之争

布罗卡发现大脑皮层的语言中枢,源于当时有关大脑皮层是否有功能定位的一场大争论。19世纪初,加尔在提出颅相学后,把语言功能定位在额叶。他这样做并没有科学的根据,仅是根据他对头骨形状的观察。1815年,法国生理学家弗卢朗(Pierre Flourens)通过局部切除鸽子等动物的皮层而观察其行为变化,反驳了加尔皮层功能定位的思想。 [1] 然而,加尔以前的学生布约(Jean-Baptiste Bouillaud)虽然放弃了颅相学中诸多与事实不符的说法,但是仍然坚持大脑皮层功能定位假说(尤其是关于“语言中心”的说法)。1848年,布约基于他对脑损伤患者的工作,向反对者提出挑战,要求他们找出一例不伴有语言障碍的额叶损伤病例来推翻他的观点,甚至许诺给这样的反对者 500 法郎的奖金。他的女婿奥贝坦(Ernest Aubertin)继承了他的观点,并找到了几个支持该理论的病例。他甚至以一位“自杀未遂者”做了演示,此人向自己的头部开枪,但是只射掉了额骨,而大脑内部仍然完好无损,仅是暴露在外。他的智力和语言都完好无损,并活了好几个小时。在这期间,这位“自杀未遂者”接受了一个特殊的实验。当他说话时,一位医生用刮刀的平坦表面压迫他裸露的大脑的不同部位。当轻轻地按压到额叶时,他就停止说话了。停止按压时,语言功能又恢复了。这本应该是一个可能引起公众兴趣的话题,但是不知道什么原因,却没有引起人们注意。 [2]

布罗卡创建的巴黎人类学学会经常要讨论语言在种族和民族方面的问题,常常会涉及语言的生理方面。当包括奥贝坦在内的几位解剖学家加入该学会后,语言在大脑皮层功能定位的争论就成了经常性的话题。虽然有很多专家并不支持加尔的论点,但奥贝坦坚持不懈地举出新的病例来反驳他们的观点。然而,争论一直没有平息下来。

不会说话的“他先生”

1861 年,布罗卡诊视了一位名叫莱沃尔涅(Louis Victor Leborgne)的病人。这位病人在 30 岁时丧失了说话的能力,在巴黎郊区的一家医院里住了 21 年。入院时,他除了“他(tan)”这个音之外,无法清楚地说出任何其他词汇,因此被人起了个绰号“他先生”。他很想和他人交谈,但是只能发出“他”这个音节,并且每次重复两遍,同时伴随丰富的手势和不同的音调及语调。他似乎能听懂别人问他的一切,并尽力做出有意义的回答。莱沃尔涅是一位右利手,他不仅不会说话,也不会写字,然而他可以用左手做手势,虽然很多手势都无法令人理解,但当涉及数字时,他非常敏锐,可以把手表上的时间精确到秒,也清楚地知道自己在医院里待了多长时间。 [1]

图2 莱沃尔涅脑的侧视图。 由图可见,他的左半球额叶腹下侧有一处明显的损伤,这一脑区以后就被称为布罗卡区

后来,他的右臂和右腿相继瘫痪,视力恶化。1861 年 4 月,莱沃尔涅得了坏疽。他的整个右侧发炎,几乎不能动弹。4 月 11 日,医生决定对他进行手术。正是由于这个原因,布罗卡诊视了他,然而已无力回天,4月17日上午11时,莱沃尔涅撒手人寰。布罗卡对他进行了尸检,希望找出病因。尸检发现,莱沃尔涅大脑左半球额叶的下后侧面发生了病变,病变部位紧挨外侧沟。莱沃尔涅死后次日,布罗卡就在人类学学会会议上介绍了他的发现。布罗卡断言说:“这一病例使我深信,额叶损伤是失去说话能力的病因。” [3]

并非孤例

莱沃尔涅的病例虽然是对语言功能定位假设的极大支持,但是只靠孤例并不能下结论,能否找到其他病例来支持这一假设呢?几个月之后,布罗卡果然发现了第二个病例。病人是一位名叫勒隆(Lazare Lelong)的 84岁工人。1860年 4月,勒隆突然失去意识,苏醒过来之后除了5个简单的单词外,说不出任何其他的话,他能说的 5个法语单词是:oui(是)、non(不是)、tois(来自triis,即“3”;勒隆用它来表示任何数字)、toujours(总是)和Lelo(他对自己姓的错误发音)。1861 年 10 月,勒隆在一次摔倒中股骨骨折,被转入外科,12天后死亡。在他死后,布罗卡根据尸检结果发现他和莱沃尔涅有类似的病变。在接下来的两年里,布罗卡又从更多病例中找到了支持语言定位的尸检证据,他们都几乎不会说话,脑部损伤的位置都是类似的。这样,以大量病例为据,布罗卡表明,语言表达是有功能定位的,而且这种中枢位于左脑。不过,当他总结这些结果时,他依然非常谨慎。他说道:“引人注意的是,所有这些病人的损伤都在左半边。我不敢就此下什么结论,我还要等进一步的发现。” [3] 布罗卡之所以这样谨慎也确实有其道理,因为从解剖学的观点来看,大脑的左右两半球是完全对称的。而从其他器官来看,如果器官成对出现,或者左右对称,那么这些部位的功能是完全一样的。不过,布罗卡指出,大脑左右两半球在发育过程中略有不同,在胚胎期左半球发育得要稍早一点,这也许会使其功能略有区别。虽然后来的研究表明这些病人受到损伤的部位比布罗卡认为的要广,但是他的主要思想并没有错。

图3 韦尼克

值得指出的一点是,布罗卡发现大多数失语症患者会在几周内恢复部分语言能力,特别是如果受到训练的话。布罗卡猜想这可能是大脑右半球正在接管左半球的一些功能所致。实际上,这就是现今我们关于脑可塑性的思想,布罗卡远远走在了他的时代的前面。

1865 年,布罗卡发表了他对这 12 名患者的尸检结果。他的工作启发了其他人,他们进行尸检时非常仔细,目的就是将更多脑区与感觉或运动功能联系起来。其中影响最大的是德国医生韦尼克。1873年,他收治了一位脑卒中病人,虽然这位病人能说会听,但是他既听不懂别人的话,也看不懂文字材料。他自己说的话也混乱不堪,甚至完全表达不出任何意思。在他死后,韦尼克对他做了尸检,结果发现他的脑的顶叶和颞叶靠后方的交界处有病变。韦尼克认为,该区域负责理解语言,为了纪念他,以后这个区域就被称为韦尼克区。它和布罗卡区一样在绝大多数人中都仅限于左脑。韦尼克认为,说话需要一条通路连接一些执行相对比较简单任务的区域,韦尼克区负责理解语言,而布罗卡区则负责把话说出来。

图4 布罗卡区和韦尼克区

在他们工作的基础上,到了 20世纪,人们普遍同意在一定程度上皮层是有功能定位的。1909年,德国神经学家布罗德曼根据皮层各个部位细胞构筑的细微差别将大脑皮层划成52个区。后来有证据表明,基于组织学的分区在功能上也有意义,不过对于高级功能是否有定位的问题依然存在争论。总之,目前人们一般认为脑的绝大多数复杂功能既不需要整个大脑皮层都参与其间,但也不是由单个小片脑区完全负责,而需要若干不同脑区的协同工作。 45+2aMK5fdAmR96wbF8vAQwkzu1q2Ji0PWtx/93uFr1vV0MhGOwjqANYYo9bedWO

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