大腦受創后變成天才！科學家尋找發掘腦部潛能方法

2016年06月25日 09:32    文章來源：環球科學

　　

　　幾何天才：一次搶劫導致帕吉特受到了嚴重的腦震蕩，並使他的數學、物理和藝術才能釋放了出來，此後他開始繪製出類似右邊的那些圖案。在此之前，這位大學輟學者從不知道自己擁有這些才能。

　　有一些人在遇到意外腦創傷后，會突然擁有超出常人的藝術或才智方面的天賦，研究人員希望，能夠找到一種方法，在無需患病或遭受腦損傷的情況下，就能釋放出蘊藏在每個人大腦中的巨大的潛能。

　　10歲那年，奧蘭多·瑟雷爾(Orlando Serrell)有一天被棒球意外擊昏，從那以後，他發現自己能夠準確記得這次意外之後的任意一天是星期幾，以及當天的天氣。他甚至能清楚地記得此後每天發生的事情，哪怕是那些細枝末節的瑣事。

　　2002年，詹森·帕吉特(Jason Padgett)遭遇了一起惡性搶劫，腦部受到了嚴重震蕩，不久后他發現自己經常會看見一些「圖形」。他把這些圖形畫在紙上，展示給別人看時，才意識到原來那些不斷重複、自身相似的圖形是一些「分形」(fractal，又稱碎形，在幾何學上通常被定義為一個粗糙或零碎的幾何形狀，可以分成數個部分，且每一部分都近似整體縮小后的形狀，比如葉片和螺殼上的紋路)。

　　瑟雷爾和帕吉特遭受意外后，都患上了一種被稱為獲得性學者綜合征(acquired savant syndrome)的疾病。1988年的電影《雨人》(Rain Man)讓「白痴天才」(savantism)這一形象變得為大眾所熟知——學者綜合征患者從小就具有非凡的音樂、藝術、數學或記憶等方面的才能；但與之形成鮮明對比的是，他們在語言、社交和其他方面的能力卻存在明顯缺陷。

　　例如在電影《雨人》中，由演員達斯丁·霍夫曼(Dustin Hoffman)飾演的「雨人」擁有強大的記憶力，在數學、日曆推算等方面表現驚人，但因自身潛在的自閉症傾向，在認知和行為方面存在嚴重缺陷。

　　相比之下，獲得性學者綜合征患者擁有的那些接近天才水準的藝術才華或智力技能，卻是在患上痴獃、頭部受到嚴重撞擊或其他腦損傷之後才顯現出來的。這提示我們，或許每個人體內都潛藏著藝術或才智方面的天賦，也就是說，我們每個人身體里都住著一個「內在的天才」。如果真是這樣的話，也許我們能夠找到一種方法，在無需患病或遭受腦損傷的情況下，就能釋放這些被封印的才華。

　　發掘內在潛能

　　我從事學者綜合征研究已經很多年了。在20世紀80年代中期之前，我一直以為學者綜合征是一種先天性疾病。但參加阿隆索·克萊蒙斯(Alonzo Clemons)的首場個人雕塑展，看到他那精美絕倫的雕塑作品后，我的看法發生了改變。嬰兒時期的克萊蒙斯聰明伶俐，然而，大概在3歲的時候，一次意外的摔倒讓他腦部受損，這使他的認知發展驟然減緩，在辭彙和語言學習方面出現了嚴重的障礙。

　　但是，從那以後，他卻擁有了一項非凡的技能——能夠用手邊的任何材料進行雕塑，甚至包括廚房裡的起酥油。與此同時，克萊蒙斯對動物也越來越著迷。例如，他可以照著雜誌上馬的照片，在半小時內塑造出一個複製品，而且每塊肌肉和肌腱都複製得絲毫不差。

　　克萊蒙斯激起了我對獲得性學者綜合征的興趣，我開始在醫學文獻中查找這方面的報道，但僅找到為數不多的幾個實例。1923年，心理學家布蘭奇· M· 米諾格 (Blanche M. Minogue)曾描述過，一個3歲的孩子在一次腦膜炎發作后，展現出了非凡的音樂才華。1980年，心理學家T·L·布林克(T. L. Brink)報道，一個9歲男孩在左腦受到槍傷后，表現出了出眾的機械操作才能。他能夠拆卸、組裝和改良變速自行車，而且還發明了一種拳擊吊袋，能夠模模擬實對手進行左擋右閃。

　　1980年以前，關於獲得性學者綜合征的報道非常稀少，由此反映出這種病徵的罕見性——腦震蕩和中風導致認知和創造力提升的幾率非常小。隨後，我決定收集有關獲得性學者綜合征病例的記述。到2010年，我收集記錄了全世界319起知名的「天才」案例，其中僅有32例是屬於後天獲得的。

　　美國加利福尼亞大學舊金山分校的神經學家布魯斯·米勒(Bruce Miller)及同事的研究工作也在我的收集之列。1996年，米勒開始研究最早的12個病例，這些病例患有一種名為額顳葉痴獃(frontotemporal dementia，FTD)的退行性疾病。確診之後，這些老年患者平生第一次展露出了音樂或藝術才華，有時甚至稱得上是技藝超群。與阿爾茨海默病不同，額顳葉痴獃患者的神經退化僅發生在額葉，而非大腦的廣泛區域。

　　具體說來，FTD患者的受損腦區通常是大腦左前顳葉(left anterior temporal area)及眶額皮層(orbitofrontal cortex)。正常情況下，上述兩個區域會抑制位於大腦後部、負責處理眼部信號的視覺系統的神經活動。而在額顳葉痴獃患者中，左前顳葉和眶額皮層可能無法發出抑制性信號，從而讓個體獲得了全新的藝術敏感性。如此一來，大腦就能以一種全新的方式來處理視覺和聲音。儘管額葉的損傷可能會導致患者出現一些病態的異常行為，但也會將患者的藝術敏感性或其他創造力釋放出來。米勒說，「FTD是通向藝術殿堂的一扇意外之窗。」

　　進一步研究提示，因為意外事件而表現出特殊才能，可能緣於大腦某些區域活動減弱，以及某些區域的活動增強。具體來說，這涉及大腦損傷之後(以左腦受損最為常見，類似於米勒收集的FTD病例)的一系列事件，我稱之為「3R過程」。該過程始於「募集」(recruitment)，這個步驟主要發生在大腦皮層仍舊完好的區域，比如右腦，這裡的大腦活動會增強；接著就是「重連」(rewiring)，也就是大腦會在以前沒有形成神經連接的區域間建立起新的連接；最後就是潛能的「釋放」(release)，因為新的神經連接，某些腦區的活躍程度升高，以至於一些處於休眠狀態的能力被釋放出來。

　　此前，悉尼大學才智中心的理查德·齊(Richard Chi)和艾倫·斯奈德(Allan Snyder)，曾運用當時相對較新的技術手段做了一次實驗，在一定程度上證明了，大腦的上述改變，可以解釋後天獲得的特殊才能。

　　研究人員使用經顱直流電刺激(transcranial direct-current stimulation, tDCS)技術，讓自願者產生了某些特殊才能。tDCS技術可產生一種極化電流，減弱左腦與感觀輸入(sensory input)、記憶、語言以及其他腦功能相關的部分腦區的活動，同時增加右腦(主要是右前顳葉，right anterior temporal lobe)的活動。

　　研究人員讓自願者在接受和沒有接受經顱直流電刺激的情況下，分別完成一項具有挑戰性的九點謎題(nine-dot puzzle)——這一任務需要自願者打破常規，提出一種創新性的解決方法。自願者需要將三點一排，總共三排的點用四條直線連起來，途中不能抬筆或有折返線，多數人都會被這一任務難住。在接受經顱直流電刺激之前，沒人能夠完成這項任務。

　　當研究人員對29名自願者進行「假」刺激(僅安放電極但沒有釋放電流，以測試安慰劑效應)后，他們仍然束手無策。然而，釋放電流后，約有40%的自願者——33人中的14人，成功完成了這項任務。

　　一個人為何在接受電流刺激之後突然表現得如此出色？在通電的瞬間，這些自願者，以及那些先天的和後天的「天才」似乎一下子就知道了他們以前不知道或者沒學過的事情。克萊蒙斯，那個雕塑家，從未接受過正規的藝術訓練，但他憑藉本能就可以知道如何為雕塑作品製作支架，以便塑造出一匹匹賓士的駿馬。

　　對於學者綜合征患者表現出的那些特殊才能——無論是與生俱來還是後天因腦損傷所致，一個合理的解釋是，這些才能和知識肯定是以某種方式通過遺傳而來的。在生命之初，我們並非一張白紙，任憑成長過程中受到的教育和其他生活經歷在上面「寫寫畫畫」。相反，在我們出生時，大腦可能便預裝了一套「系統」，幫助我們處理眼睛看到的東西，或是理解音樂、藝術或數學方面的「內在規律」。只是，「天才」比一般人更「擅於」開發和利用那些與生俱來的才能。

　　

　　重複經顱磁刺激的技術可以把正常人身上潛藏著的一些特殊才能暫時性地釋放出來

　　打造天才

　　既然這些與生俱來的才能可以在日後的生活中顯現，那是不是意味著每個人都有可能成為天才，並且無需以腦損傷或變成痴獃為代價呢？

　　重複經顱磁刺激技術(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)便是一種可以將潛能釋放出來的技術，它像一頂「有思維的帽子」(thinking cap)，可以「啟動」或「關閉」不同腦區，增強大腦的創新能力。然而，技術手段並非唯一的實現途徑。冥想，或刻苦練習某項技能，也可以讓我們的右腦更具創造性，從而開發出潛在的藝術才能。

　　隨著對大腦認識的不斷深入，研究人員可能會找到一些新方法幫助我們了解，當某些大腦迴路的功能受到激發或抑制時，會出現什麼情況。用於精確定位神經元聯繫(即纖維示蹤，fiber tracking)的彌散張量成像(Diffusion tensor imaging, DTI)和彌散張量纖維束示蹤(diffusion tensor tracking, DTT)技術，就比早期的方法更適合用於顯示人腦內部紛繁複雜的神經連接，從而使研究人員能夠更好地「破譯」大腦活動與突然顯現的才能之間的關係。

　　揭示學者綜合征背後的神經生物學機制的難點之一在於，這些患者在執行一些創造性任務時，往往需要運動，這樣就很難觀測他們的大腦活動。一方面，病人根本無法在核磁共振成像儀內進行雕塑或彈鋼琴；另一方面，任何運動都會對圖像的精度造成影響。

　　不過，一項更新的技術——近紅外光譜術(nearinfrared spectroscopy, NIRS)，則可以避開這些問題。在這項技術中，一頂舒適的頭顱帽(skullcap)會替代龐大笨重的機器，頭顱帽可以測量大腦血管中血液的氧含量，並將這些信息傳送至圖像處理軟體。更令人興奮的是，科研人員近年還研發出了一款新式儀器，它應用另一種成像技術——正電子發射斷層掃描(positron-emission tomography，PET)，可以對坐著、站著甚至是運動的人進行監測。

　　獲得性學者綜合征的研究意義十分重大，這種病例說明，每個人大腦中都蘊藏著巨大的潛能。而目前的挑戰在於，如何尋找一種最好的方法，來發掘封印在我們體內的「內在天才」——有點類似「雨人」，只是在其他方面比他更健全。(撰文?達羅·A·特雷費特(Darold A. Treffert)?翻譯?徐新傑?審校?韓濟生)