卒中茶后(50)Berger 脑电图之父
Hans Berger(1873-1941)(上图) 是德国精神病学家,精神生理学家,他对神经科学的贡献是发明了和命名了脑电图 - Electroencephalography,EEG,德语是 Elektrenkephalogramm。
此外,Berger 发现了 “阿尔法波 - Alpha Wave”,被后人命名为 “Berger 波 - Berger's Wave”。
在1897年从 Jena 大学医学院毕业后 Berger 去了 Otto Ludwig Binswanger(1852-1929)的大学精神科诊所做助手。Binswanger 是神经和精神科主任,也是脑白质损伤的发现者(见 Binswanger 一章)。
同时做助手的是 Korbinian Brodmann(1868-1918) ,脑分区的发明人。
Berger 与他的实验助手 Baroness Ursula Von Bulow 在1911年结婚,生了一儿三女。在1912年 Berger 升为主任医师,到1919年取代 Binswanger 成为教授和主任。
Berger (上图) 毕业后,从1901-1919年,在 Binswanger 的欣赏和保护下,Berger 可以说是一帆风顺,从助手迅速升为主任医师和副教授。
但是在 Binswanger 退休时,因 Berger 的孤独性格,不屈不挠的精神(也可以看做是持迷不悟),和长年实验的失败,导致他政敌无数,风烟四起,对 Binswanger 提议由 Berger 出任教授的提案更是一派反对之声。
虽然在 Binswanger 和 Berger 的努力下,Berger 如愿以偿,晋级教授主任,但他失去了其他人心,陷入更孤独的境地。
Berger 一生的追求是发现主观的精神现象与客观的脑活动的联系。
在1901到1907年期间 Berger 受到 Alfred Lehmann “脑能量 – Brain Energy” 理论的影响,开始研究脑的循环,他描述了脑血流博动的体积描记。Berger 使用开颅手术暴露脑血管,研究了心率,呼吸,血管功能,和体位对脑血流博动的影响。
Berger 的第一个病人是个23岁因枪伤造成颅骨缺损而脑皮层暴露,所以 Berger 可以测量脑血流博动。Berger 的实验包括智能检测,各种气味,和惊吓如在病人脑后放枪对脑血流的影响。
同时 Berger 研究了药物,包括樟,地高辛,咖啡,可卡因,和吗啡对脑血流博动的作用。
Berger 试图用脑循环实验来研究精神表现。
在当时的实验条件下,虽然 Berger 获得大量脑血流资料,但是他无法肯定的发现精神因素对脑循环的影响,也不能解释脑能量理论。
在1907年后他又开始研究精神活动与脑温度的关系。
Berger (上图) 赞同 Angelo Mosso 的设想,认为在大脑皮层中,”精神能量 - Psychic Energy” 的产生,伴随热能量,电能量,和 “神经能量 - Neural Energy” 的产生。
可惜实验仍然无法证实 Berger 的设想,估计人脑在思考时产生的热能太低而无法测量。
但是 20年来 Berger 仍然坚信精神能量的概念。
Berger 坚持相信脑电信号是有他个人的经历和根源的。
Berger 出生在 Neuses,父亲是医生。在1892年入学 柏林大学,先学天文,但一学期后放弃。
Berger 随后入伍,他在骑马时跌伤,吓得半死。他在远方的姐姐居然那天感觉到 Berger 可能有难,坚持让 Berger 的父亲打电报询问。
在当时打电报是一件大事,而且他父亲从未给 Berger 打过电报。
这一事件对 Berger (上图) 触动极大,他因此相信亲人之间有自发性 “精神感应 - Mental Telepathy",他认为当他处于危险之中,他传出脑电信号,被他姐姐接收到。
这一事件改变了 Berger 的一生,使他20年来孤独的追求 "心灵 - Mind - 与脑" 的联系。
Berger 因此加入 Jena 大学,改学医,想找到与精神活动相对应的脑电信号,或精神能量的生理基础。
在脑循环和脑温度实验都失败之后,Berger 决定全力以赴测试脑的电活动。他早期的测量结果不佳,直到23年后(从1902到1925年)Berger 使用了两种方法。一是开颅后刺激运动皮层,二是测量从刺激皮层到对侧肢体出现反应的时间,然后记录脑表面自发电位的改变。
Berger 进一步改善他的方法,在几位颅骨有缺损,脑皮层暴露的病人头上测量脑皮层自发电位波动。
在1929年 Berger 发表了他的第一篇脑电图文章,记录了他在1924年7月6日的实验,人类第一个脑电图记录。
Berger 的第一次脑电图记录是在一次神经外科手术时进行的。病人是一位17岁的男孩 Zedel,经历过两次脑肿瘤手术,神外医生是 Nikolai Guleke。
其实 Berger 当时并不确定他的观察,因为第一次记录的脑电图极其粗糙不堪,毫无波型,难以辨认。他等了五年,直到技术改善波型清晰后,才敢发表第一篇文章 “从头部表面记录人脑的电活动 - Recording the Electricalactivity of the Human Brain from the Surface of the Head”。文章 (上图) 是:"人的脑电图 - Über das Elektrenkephalogramm des Menschen". Archivfür Psychiatrie und Nervenkrankheiten, 1929, 87: 527-570.
为了完善脑电图记录,Berger 在他儿子 Klaus 头上实验了73次脑电图,使他儿子长期理短发。Berger 还用针做电极,在他自己头上做了56次脑电图。
不用开颅,在头皮下直接测量脑电图,是一场革命。Berger 不再依赖因外伤或手术造成颅骨缺损的病人,而使脑电图用于所有的人。
可惜德国同行们都不相信那些淡淡的曲线是真的,认为 Berger 大搞歪门邪道。
Berger (下图) 平静的对待这些怀疑和歪曲,毫不动摇,而且连续发表了14篇脑电图文章,但是 Berger 无法解释这些电信号的机理。
直到1934年英国的电生理学家 Edgar Douglas Adrian 和 Bryan Harold Cabot Matthews 证实了 Berger 的观察,在1937年巴黎的一个心理学会议上脑电图才被承认和接受。文章是:E. Adrian and B. Matthews. “The Berger Rhythm,” in Brain, 57 (1934), 355–385。
由此,Adrain 和 Matthews 命名了阿尓法波为 Berger 波。
当时 Berger 受邀出席了会议,受到与会代表崇拜般的赞美。据说 Berger 因不习惯,含着眼泪说,"在德国他并不是什么名人"。
英美学者对脑电图的前景万分看好,在会议中形成决议,邀请 Berger 访美讲学指导。Berger 还为此专门复习了英语。
到了1938年,脑电图被迅速推广,在美国,英国和法国(但不在德国)立即进入临床诊断。
在1938年当脑电图被学术界接受之时,第二次世界大战要开始了,因为英美法都是敌对国,Berger 访美计划搁浅。同时大概因为只是英美法学者对脑电图重视,德国本土学者根本不相信,德国当时的纳粹政权禁止研究脑电图。
同年1938年9月30日,Berger 被告之他第二天必须退休。
单纯从学术上看,脑电图 (上图,Berger 儿子 Klaus 的脑电图),颅骨上两点之间的电位信号,并没有揭示任何精神能量与脑电活动之间的关系,没有解决感应问题,在这一点上可以说 Berger 最终还是失败了。
又一个 “有心栽花花不开,无心插柳柳成荫” 的故事。
回顾身体电信号的历史,有很多无意中的发现。意大利的 Luigi Galvani (1737-1798) 无意中发现青蛙体内的生物电 - Biological Electricity(见 Galvani 一章),导致了 Alessandro Volta (1755-1832) 做出 "电池 - Voltaic Pile" 和 Luigi Rolando (1773-1831) 第一个用电来刺激大脑皮层(见 Rolando 一章)。虽然多人怀疑脑的电信号指挥对侧肢体动作,英国的 Richard Caton 第一个在动物脑灰质发现电流(那时还没有照像机),而 Berger 第一个记录了人的脑电图,并且使用了 "阿尔法 - Alpha" 和 "拜他 - Beta" 波来描述脑电图。
Berger 已经累了,一意孤行二十多年,经历了无数的失败,尝遍世态炎凉,终于找到 "脑的镜子 - Brain Mirror"。在 Berger 眼里,脑电图就是脑的镜子,反映出脑子里的活动。
Berger 无意中发现的脑电图,他实验设想失败的副产品,却成了神经系统疾病,癫痫,脑肿瘤,脑外伤等的诊断和治疗的重要工具。
与其他学者一样,Berger 也受到十九世纪的时代影响。Berger (下图) 借鉴了前人的理念和实验方法,甚至他文章的题目也与先前学者们近似。
在 Berger 之前,英国的 Richard Caton(1842-1926)在1875年测量过开颅动物,兔子,猫和猴子的脑电活动,但是无法图像记录这些电活动。文章是:R. Caton, “The Electric Currents of the Brain,” in British Medical Journal (1875), ii ,278;
1913年俄国的 Vladimir V. Pravdich Nemminski(1879-1952)在狗上做了第一次经颅电记录,但是使用了老旧的 Einthoven 弦电流计。文章是:W. Nemminski, “Ein Versuch der Registrierung derelektrischen Gehirnerscheichungen,” in Zentralblattfür Physiologie, 27 (1913), 951–960.
但是 Berger 第一次在人脑上发现了脑电图。
其实 Berger 当时什么都看不见,在显示器上出现的脑电波是由助手照像来记录的,在洗出照片后 Berger 才能看到脑电信号。
另外,在使用脑电图时 Berger 首先描述了正常与病理脑的不同波型,尤其是 “阿尔法波 - Alpha Wave”,或者叫 Berger 波。
Berger 第一个研究和描述了脑疾病,尤其是癫痫时脑电图改变的特点。
提到癫痫就不得不说到情人节,意大利的 "圣瓦伦丁 - St Valentine" 大概是一个医生,据说他在公元273年2月14日治好了他女朋友 Serapia 的癫痫 (上图),所以成了爱情和癫痫的化身,难怪人们为爱痴狂。
Berger 性格保守,简捷,守时,对助理有高要求。因为实验长年不顺利,他长期郁闷。另外他的同事们都不相信他的成果,看不起他,认为他平淡无能,甚至反对他提升为教授,使他日益孤独。
据说 Berger 曾两次获得诺贝尔奖提名,但是当时的纳粹政权干预了提名并不允许他接受授奖。
退休后 Berger 情绪更加低落,心脏不好,又有严重的皮肤感染,Berger 在1941年6月1日在他工作多年的医院里上吊自杀身亡。
满纸荒唐"波",一把辛酸泪。都云作者痴,谁解其中味。
也是,从一道心灵感应,到二十多年孤独的旅程,从坚信脑电感应,到实验反复失败,从意外发现脑电图,到又无人相信,从脑电图刚被接受,到他立即就被退休,Berger 毫无成功的喜悦。
想起宋人辛弃疾的破阵子:
“醉里挑灯看剑,梦回吹角连营。
八百里分麾下炙,五十弦翻塞外声。
沙场秋点兵。
马作的卢飞快,弓如霹雳弦惊。
了却君王天下事,赢得生前身后名。
可怜白发生!”
在辛弃疾的笔下将军们只是白发生,而 Berger 为了科学付出了他的生命。
在当时只有腰穿和脑室空气造影的手段时,Berger 的脑电图引起神经内-外科一场革命,成为1930-1970年间最重要的神经检查方法。
记得我在1984年做重庆医学院神内硕士研究生时,导师沈鼎烈 (下图, 和本文作者) 就是当时中国脑电图的大家之一,他好像那时刚与贵州的卢亮教授合办了一本脑电图杂志。
而脑电图就是当时神经内科里的尖端仪器了。
在2017年6月访问贵阳时才知道我的一个弟子居然现在管理这本杂志,人生真是轮回啊。
后人认为 Berger 对临床神经科学做出了意想不到,突出的,纪念碑式的贡献。
有人说 Berger 的成功源于他孤独的性格和永往直前的征程。