卒中茶后(40)Phineas Gage:神经科最有名的病人
对脑的功能分区人们从一开始不相信,到后来相信语言功能区,经过了多年神经科学的论战。但是人们对是否脑与性格有关,哪些脑区与性格有关一直找不到证据。
最后,证据来自一个脑外伤病人,叫 Phineas Gage。
Phineas Gage(1823-1860)不是医生,也不是科学家,他是个美国铁路工人,小工头 (下图)。
Gage 对脑功能分区,尤其是额叶和性格的关系的贡献发生在1848年9月13日的一次工程爆炸事故之 “后”。
在用铁棍填装炸药意外引发爆炸时,一根6公斤重3尺7寸长的大铁棍从下而上,穿透了他的左面颊骨,粉碎了他的左侧额叶,然后整根铁棍从额顶穿出,落在离他10米远的地上 (下图)。
铁棍上沾满了 Gage 的血和脑组织。
意外爆炸后, Gage 从地上爬起来,当时居然神志清醒,谈吐自如,可见他体格之强健。虽然后来有各种併发症和感染,切掉很多膨出的脑组织 (下图),又瞎了一只眼,然而 Gage 坚持活了下来,那一年他25岁。
噢,这个不算贡献。
贡献是在他工伤后生存的12年中,Gage 的个性和行为出现巨大变化,对他熟悉的人都说他己经不是原来的 Gage 了 - "No Longer Gage"。
这好像也不是贡献,再往下看。
Gage 出生在美国东北部的一个小镇,镇里的医生 John Martyn Harlow (1819-1907, 下图) 认为 Gage 是个健康,强壮,活跃的大小伙。聪明,机智,灵活,有毅力和团队精神。
在脑额叶受伤后、 Gage 失去了公共生存的能力。他不尊守时间和计划,口舌坚利,脏话连篇,对旁人毫无同情心,动物本能超越人的理智。
因此,无法执行工作安排,从模范工头变成倒蛋分子,铁路公司只好把 Gage 开除。
Gage 是第一个被记录的额叶脑外伤后出现性格改变的病人。
在1868年 Gage 死后他的医生 John Harlow (上图) 写了 Gage 伤后的精神表现。Harlow 使用了 "断续,无礼,沉迷于最严厉的亵渎 ... 反复无常和摇摆不定 - fitful,irreverent,indulgingat times in the grossest profanity .... capricious and vacillating" 等词语。
脑额叶损伤后的 Gage,从机智勇敢的领队变成反复无常的倒蛋。
医学是残酷的,经手医生 John Harlow 和随后的学者们在了解了 Gage 的 “恢复” 后都兴奋起来,感觉像是吃了学术大歺,激发了想像,改变了人们对脑生理和心理的认识。
这个简单的病历,引起众生争论,改变了1850年代人们对神经意识和脑,尤其是脑的功能分区的认识 (下图)。
这大概是第一个病历提示脑决定性格和行为,特殊脑区的损伤选择性的改变性格。
大概在 Gage 之前,其他类似脑外伤的病人都死了,所以 Gage 成了活化石,成了医学史上最令人好奇的病例。
Gage 成了神经科学最有名的病人。
当时大家并不知道脑额叶有社交认知,执行决断,区别好坏,推测后果的功能。另外脑额叶的其他高级功能还有 “期待,选择,计划,发起,节奏,监控,和修正” (下图) 等。
额叶损伤后 Gage 失去社交抑制,因此情绪异常,脾气暴躁,行为怪异,常出手伤人,无法控制,难与他人共处,令医生和学者们大开眼界。
在1849年11月,哈佛大学外科教授 Henry Jacob Bigelow (1818-1890) 把 Gage 带到波士顿的一个医学会议,又带 Gage 去了医学生教室,把 Gage 像是奇物一样展示给专家和医学生们。
据说这大概是首次带病人进入医院,不是为了治疗,而且为了科研的病例。
在今天的世界上,三分之二的精神心理教科书都在首页中提到 Gage 这个病例。Gage 的头骨,铁棍,和他生前时做的面具,都是哈佛大学医学院 Warren 解剖博物馆最引人注目的展品。
Gage 当时是个穷工人,没有照片。所以他在1849年制做的一幅面具一直被用来代替他。
然而,在2007年互联网上出现了一张 Gage 的照片 (下图)。
Jack 和 Beverly Wilgus 夫妻俩喜欢收集老照片,在30-40年前不知道从哪里找到了一个手持尖头铁棍瞎了一只眼的一张照片,当时不知道此人是谁,以为是捕鲸者。
所以 Beverly 在2007年把照片放在互联网上让大家评论。
在2008年,一个网民 Michael Spurlock 从照片想到 Gage 并且推测这是 Gage 留下的唯一一张照片。Spurlock 告诉了 Beverly Wilgus。
Beverly 上网查了 Gage 的事迹后,也认为应该是 Gage,Beverly 把照片的复印件发给哈佛大学的 Warren 解剖博物馆。
博物馆的 Jack Eckert 用相机翻拍照片时发现铁棍上刻有残缺不全的 “穿过 Phi... 先生的头颅...” 等字 (下图)。
照片不大,多年后字迹模糊了。
Eckert,Spurlock 和 Wilgus 都认为照片是 Phineas Gage。
但是需要确切的证据。
在2009年3月,Wilgus 夫妻俩专程去了哈佛大学,比较了照片与 Gage 的面具和铁棍,发现铁棍上的字与照片上的一样:"这个铁棍穿过 Phinehas P. Gage 先生的头颅"。
在铁棍上,Phineas 居然拼错成 Phinehas 了。
另外照片与面具一致,从照片上看,少了一只眼,仍然英俊。
据说 Gage 被铁道公司开除后,四处打广告,在 “Barnum's 美国博物馆” - 自我出展,甚至让观众通过他的头皮看他脑组织的博动,估计收钱为了生存 (上图)。
估计照片应该是那时照的,可能为了广告。
以这张照片为底,后来有人又发现了一张 Gage 的照片 (下图)。
Gage 的性格改变与后来额叶切除手术,额叶外伤,和额叶卒中病人有类似之处。
苏格兰的神经内科医生 David Ferrier 在知道 Gage 的故事后,专门做了动物实验。在1878年 Ferrier 在猴子身上发现,损伤额叶对动物的运动没有影响,但是改变了个性和行为。
但是额叶如何有决断和社交认知的功能,仍然没有迷底。
前额损伤的病人神经功能基本正常。至少我们能检测的都正常,包括记忆,语言,运动,智能和理念。
不正常的是实验室不能检测的,如个性改变,无斗志,少预见,缺乏同情心,等。只有亲人才能感觉到。
Gage 在几年后性格有所恢复,不像刚受伤后出人意外的改变,提示性格改变可能是短期的,脑组织有功能代偿和修复能力。
在1852年的8月,Gage 在南美洲的智利找到份工作,驾马车 (上图),大概一口气儿干了七年,说明他能在艰苦环境下坚持工作。
在1859年 Gage 健康恶化,他去了旧金山,与母亲团聚,后来在农场工作。
在1860年2月 Gage 开始出现癫痫,到5月18日出现癫痫持续状态,医生为 Gage 做了放血疗法,当然,放血肯定毫无效果。
Gage 在1860年5月21日,36岁时,死于癫痫持续状态。
Gage 和他寸步不离的铁棍被一起埋葬了。
谁知七年后,John Harlow 医生不知怎么找到了 Gage 的妹妹 Phebe ,说服她开棺取出 Gage 的遗体。
在1867年 Gage 被火化,但是颅骨被取下,与铁棍一起交给了他的医生 Harlow。
Gage 的头骨和铁棍后来被留在哈佛大学的 Warren 解剖博物馆 (上图)。
有了 Gage 的头骨,很多人试图重建损伤的途径和损伤的脑区,来解释 Gage 的性格改变。
加州大学洛杉矶分校的 Jack Van Horn 在2012年重建了铁棍的途径,推测4%的额叶灰质和11%的额叶白质都被摧毁了。
同时铁棍损伤了额叶与边缘系统 - Limbic System - 的连接,而边缘系统与情绪有关,可以解释 Gage 的部分精神症状 (下图)。
当然,炎症,出血等二次脑损伤,感染,碎骨引起的额外损伤,脑震荡对其他脑区的损伤等等,应该进一步加重 Gage 头骨推测的单纯的铁棍途径的脑损伤。
有人认为 Gage 的个性改变被夸大了,甚至歪曲了,但是无可质疑的是 Gage 这个病例促进了人们对脑与性格关系的研究。
性格似乎是有特定脑区的。
Gage 被用来对神经科学做出贡献,是他自己无法预料的(至少额叶损伤后失去了预料的功能),甚至死后七年仍被开棺取头骨,连他一生相随的铁棍也没放过。
但是 Gage 的头骨和铁棍是他的母亲和妹妹专程从美国西部的加州送到东部的麻州,亲手交给 Gage 的医生 John Harlow。她们为了科学是认真的,也做出了贡献,而且维护了 Gage 的尊严。
Gage 的头骨和铁棍能完好的保存至今,为科学做出进一步贡献,美国学者对科学的态度是令人钦佩的。
做神经系统研究的人都知道 Gage。