脑部扫描显示,当一个脑半球被切除时,人类大脑是如何进行补偿的

脑部扫描显示,当一个脑半球被切除时,人类大脑是如何进行补偿的
这张照片显示的是一个成年人的大脑切片,他在童年时期因癫痫而被切除了整个大脑半球。来源:加州理工学院脑成像中心

研究人员对6名成年人进行了研究,他们在童年时期为了减少癫痫发作而切除了一个大脑半球,他们发现,大脑的另一半在不同功能的大脑网络之间形成了异常强烈的连接,这可能有助于身体像大脑完好无损一样运行。该案例研究调查了这些脑半球切除术患者的大脑功能,发表在11月19日的杂志上细胞的报道

“我们研究的脑半球切除术患者的功能非常高。他们有完整的语言技能;当我把他们放进扫描仪时,我们闲聊了几句,就像我扫描过的其他数百个人一样,”第一作者、加州理工学院博士后多莉特·克里曼说。“当你第一次见到他们的时候,你几乎会忘记他们的状况。当我坐在电脑前看到这些核磁共振图像只显示了半个我仍然感到惊讶,这些图像来自于我刚刚看到的说话和走路的同一个人,他选择将自己的时间投入到研究中。”

研究参与者,包括6名儿童脑半球切除术的成年人和6名对照组,被指示躺在功能磁共振成像机中,放松,并在研究人员跟踪休息时自发的大脑活动时尽量不要睡着。研究人员观察了已知控制视觉、运动、情绪和认知等事物的大脑区域网络。他们还将加州理工学院脑成像中心收集的数据与大脑基因组学超结构项目中约1500个典型大脑的数据库进行了比较。

结构磁共振图像(MRI,轴向)显示了一个成年人的大脑从上到下的切片,他在童年时由于癫痫而被切除了一个完整的大脑半球。整体半球间的连通性保持完整,但网络之间的连通性增加,尽管大脑解剖不典型,但仍支持认知。来源:加州理工学院脑成像中心

他们认为,他们可能会在只有一个大脑半球的人的特定网络中发现较弱的连接,因为在具有正常大脑的人中,许多网络通常涉及大脑的两个半球。相反,他们发现了令人惊讶的正常的全球连接,而且不同网络之间的连接比对照更强。

在研究期间,所有6名参与者都在20多岁和30岁出头,但他们在进行半脑切除术时的年龄从3个月到11岁不等。他们接受手术的年龄范围很广,这使得研究人员能够研究大脑在受伤时如何自我重组。Kliemann说:“它可以帮助我们检查脑半球切除术患者在不同情况下的大脑组织是如何形成的,这将使我们更好地理解一般的大脑机制。”

脑部扫描显示,当一个脑半球被切除时,人类大脑是如何进行补偿的
功能磁共振成像扫描显示了成年人大脑从上到下的切片,这些人在童年时由于癫痫而被切除了一个完整的大脑半球。来源:加州理工学院脑成像中心

下一步,加州理工学院的脑半球切除术研究项目,由Ralph Adolphs(心理学、神经科学和生物学布伦教授,加州理工学院脑成像中心主任)实验室的Lynn Paul(高级研究科学家和首席研究员)领导,希望复制和扩展这项研究,以便更好地了解大脑是如何发育、组织和在具有广泛大脑非典型性的个体中发挥作用的。

“令人惊讶的是,有些人可以用半个大脑生活,有时是非常小的大脑损伤,比如中风或脑中风就像自行车事故或肿瘤会产生毁灭性的影响,”克里曼说。“我们正试图理解大脑重组的原理,从而导致补偿。也许最终,这项工作可以为有针对性的干预策略和不同的结果场景提供信息,以帮助更多的脑损伤患者。”

更多信息: 细胞的报道, Kliemann作者等人:“单一大脑半球的成年人大脑的内在功能连通性”DOI: 10.1016 / j.celrep.2019.10.067www.cell.com/cell-reports/full…2211-1247(19)31381-6
期刊信息: 细胞的报道

所提供的细胞出版社
引用:大脑扫描揭示了人类大脑在一个半球被移除时如何进行补偿(2019年11月19日),检索于2022年12月14日从//www.pyrotek-europe.com/news/2019-11-brain-scans-reveal-human-compensates.html
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