当直径三厘米的铁棍贯穿他的脑袋

这个失去左眼的年轻人名叫菲尼亚斯·盖吉（Phineas P. Gage，1823-1860），是美国大西部铁路公司一名普通爆破工人。

25岁那年，盖吉创造了人类生命世上几乎不可能的奇迹——他手握的这根直径3厘米，长度100多厘米的铁棍在一起爆破事故中贯穿他的脑袋，但最终，盖吉不仅没有死，还由此改变了人类脑科学研究的进程。

本文选自《大脑，不可思议：图说脑科学发展的神奇时刻》。本书带你尽览脑科学五百年来重大发展，一窥人类演化史上的终极奥秘，全书梳理了数百年来脑科学的重要发现，堪称简明版的脑科学教科书，可以说是脑科学史上重大进展全纪录。

当直径三厘米的铁棍

贯穿他的脑袋

文 | 汪汉澄

来源 | 《大脑，不可思议》

01

名留史册的工业安全事故

1848年9月13日早晨，当25岁的爆破工人菲尼亚斯·盖吉（Phineas P. Gage，1823-1860）走出家门准备去工作时，他绝对没有想到自己即将成为神经科学史上不朽的人物。如果事先知道，他一定会马上躺回床上睡大觉，拒绝这个殊荣。然而命运的安排通常不理会个人的意愿。

当天下午4点多，铁路修建的工地上准备要爆破一块岩石，当时菲尼亚斯·盖吉正转头跟同伴说话，脸遥遥对着那个爆破孔。突然，火药被意外点燃，原本插在岩石爆破孔中那根直径3厘米、长度1米多、重达6000克的铁条受到爆炸力推挤，像飞弹一样，射向盖吉的左脸。

铁条直穿过他的左脸颊，进入左眼后方，继续穿透大脑，接着射穿左前额处的颅骨，余势不衰，带着盖吉的血浆及脑浆，喷射到二十多米远处才着地。当时谁都不知道，这起严重的工业安全事故真正离奇的地方才开始。

爆破事故示意图

盖吉受伤的颅骨示意图

菲尼亚斯·盖吉没有死！他在短暂抽搐之后恢复了知觉，被同伴搀扶着走上牛车，一路坐着到达了医生那儿，把那位名为约翰·哈洛（John Martyn Harlow）的乡村医生吓得不轻。哈洛医生看到盖吉头颅上那个大洞溢出血块与脑浆，只能当场帮他做了一些紧急处理。在其后几周，盖吉因为脑部的感染并发症，在鬼门关出入了好几遭，最后居然奇迹般地康复了。

盖吉之后又活了12年，一直到了1860年，因为严重的癫痫重积发作而死，那当然也是脑伤的后遗症之一。在这12年的生命当中，盖吉成为名人，他经常以奇迹生还者的身份四处露脸，迎合观众的好奇心，以赚取一点微薄的收入。

不过，当时人们对他的猎奇心态远超过医学研究的兴趣，加上还没有仪器设备可以看到脑的内部，以至到今天为止，我们都还只能间接推测盖吉脑部的实际受伤情况。

不过有一点可以确定，盖吉在脑部受伤之后，虽然仍能正常行走、交谈，甚至可以做些简单的工作，但是他的“性格”发生了很大的改变。

根据零碎的记载，受伤之前的盖吉是彬彬有礼、尊重别人并且相当精明的人，受伤之后，他却失去了对金钱的概念，变得粗鲁无礼，经常公然发怒，时不时骂几句脏话。因此，他后来无法维持正常的工作，而必须靠着四处展示自己的生存奇迹来谋生。

长期治疗并观察盖吉的哈洛医生说：“他的理性与动物性之间的平衡似乎坏掉了。”盖吉的朋友们则形容得更精准，他们说：“盖吉不再是盖吉了。”

盖吉死后，他的大脑并没有被保留下来，但是他那颗有个大洞的头颅骨和当初肇事的铁条，都一起被保存在哈佛医学院的解剖学博物馆用以长期展示。

盖吉去世后他的颅骨和那根穿过颅骨的铁棍都被保留下来

到了20世纪末、21世纪初，由于神经影像学技术的发展，有几位神经学家和神经影像专家利用计算机模型重建当初那根铁条穿过盖吉脑部的行进轨迹，结果证明盖吉脑部受伤的部位是“额叶”。

菲尼斯·盖吉大脑受伤状况的复原图

1994 年，南加州大学的神经生理学家汉娜（Hanna Damasio）和安东尼奥 （Antonio Damasio）的研究。他们对盖奇的骨进行 X 光检查，用现代计算机进行 3D 重建了头骨和铁棒通过的轨迹。得出结论认为，大部分损害集中在左侧和右侧前额叶的腹侧区域，并累及「社交脑」（眶额叶皮层的前半部分，中额叶的顶部及前部区域，以及前扣带回，不包括辅助运动皮层，和额岛盖，并且左半球的皮层下白质损伤比右半球更广泛）。这样的损伤导致了理性决策，道德、社会行为和情感处理时出现差错。而这篇论文和重建模型，登上了 1994 年《科学》杂志的封面。

盖吉那时代的医疗与现代相比，当然天差地远。如果今天的医生像哈洛医生一样遇到盖吉这样的病人，他们会对脑损伤位置和临床表现就都了然于心。

菲尼斯·盖吉纪念牌

02

谁决定你的人格？

我在几年前照顾过一位脑中风的住院病人，他60多岁，中风以后手脚力气、行动能力、语言功能都完全没有问题，唯一的差别就是，变得比较迟钝，有点呆，反应慢半拍。每次叫他吃饭、上厕所，或者起来运动一下，都要三催四请才有反应。

有一次在查房时，我问这位病人的太太：“他现在的情况以后还有机会进步，但是短时间内可能还会是这样，他回家以后，你照顾起来会不会有什么困扰？”

这位太太有点不好意思地笑着回答：“不会啦，其实他以前的脾气很坏，常常骂我、骂家人，自从中风以后，好像换了一个人，脾气变得很好，好相处多了。”

脑部磁共振造影显示，这位病人中风的所在，也正是额叶。从十六世纪末到十七世纪开始，西方的解剖学者和医师才正确地认识到人类的高等认知功能位于大脑的脑质之中。然而他们还没有把大脑的功能分区的概念，也就是说，他们那时并不知道大脑的区块与区块之间有什么不同。一直到了十八世纪，才有人朝着这个方向思考，并且推测额叶的功能可能很重要。

既然所有动物的额叶都远远比人类的额叶要小，那么，人类的额叶必然就包含着我们最高等的智慧。

这个推测在后来的许多年间并没有得到重视，当然也没有任何科学证据予以支持。一直到了19世纪，正是由于菲尼亚斯·盖吉的病例的横空出世，让此后的许许多多的学者重新开始思考额叶的功能。

神经学家莫塞斯·艾伦·史塔尔研究了大量的脑瘤、脓疡、外伤等脑病变患者的资料，发现额叶受损经常会造成病患的注意力、智力降低，还有脾气、性格的改变。

捷克精神科医师阿诺德·皮克（Arnold Pick，1851-1924）则发现有一些额叶与颞叶退化的病患，会表现出明显的漠然无反应、判断力及反省能力下降、创造力受损，甚至随便乱穿衣服，出现反社会行为等。皮克当时并不知道，其实他已经发现了一种新的疾病。后来的学者把这种额叶发生退化导致种种行为异常，而后演变成全面失智的疾病，称为“皮克病”（Pick’s disease）。

19世纪到20世纪之间，观察额叶病变导致行为异常的研究如雨后春笋般出现。其中一个推波助澜的原因，却是战争。在那个期间，第一次和第二次世界大战中，导致了大量的军人额叶受伤。有多位医师学者对这些伤员的行为表现进行研究，共同的结论是，这些受伤战士都表现出思考和推理能力下降，有思考胶着反复、注意力不集中、丧失主动性、情绪变化剧烈等的症状。

大名鼎鼎的苏联神经心理学家亚历山大·鲁利亚（Alexander Romanovich Luria，1902-1977）在研究了这些伤员及其他各种前额叶病变的患者之后，在他的名著《人类的高等脑皮质功能》（Higher Cortical Functions in Man，1962）中提出，额叶在人脑中的作用是居于最高阶级的“控制者”角色，掌管计划与执行，并且监控着所有心智活动。

亚历山大·鲁利亚

至此，人脑的额叶在人类智能上所扮演的角色大致确定。额叶无疑是人类所有高等智能中的君主，也是我们的个性与人格的所在，还是让人类的成就超出其他动物之上的最大功臣。这一项科学新发现虽然大大拓展了当时医师学者的眼界，但是知识的进步有时也是一把双刃剑，取决于我们有没有善用它。

03

切除额叶成为流行？

葡萄牙神经科医师安东尼奥·埃加斯·莫尼斯（António Egas Moniz，1874-1955）对额叶的作用十分着迷。他认为，既然额叶受伤的患者会有个性与人格的明显改变，那么精神分裂症之类的精神疾病应该就是由于额叶的“不正常神经连结”所导致。进一步说，这些精神病患者一定是有着一些“过度胶着”的额叶神经连结，才导致他们出现了执着与强迫性的人格表现。

莫尼斯

莫尼斯医师并没有等待更充分的科学证据，从二十世纪三十年代就开始把想法应用到了病人的身上，他与同事合作设计出一种脑部手术，用来治疗精神分裂症及其他精神疾患。

这个手术称为“额叶切除术”（frontal lobotomy），又称为“脑白质切除术”（leucotomy），方法非常简单：在病人的颅骨两侧钻出小孔，把一支称为“脑白质切断器”的工具从洞中伸入病患脑部，它的开口处有钢丝，医师拉动手柄，钢丝便会凸起，切断那些连结额叶与脑部其他地方的神经纤维。

在莫尼斯自己发表的成果中，他声称这种手术相当安全，很少有病人会因此死亡，而且大多数病人的精神病症状有明显改善。显然莫尼斯对自己的成果相当满意，而也因为他的宣扬推广，额叶切除术在当时欧美医界蔚为风潮。

美国的沃尔特·弗里曼（Walter J. Freeman II，1895-1972）以及詹姆士·华兹（James W. Watts，1904-1994）两位医师，在看到莫尼斯的成果之后非常兴奋，便在美国大力推行，甚至发展出自己的改良方法——手术时用一把榔头，将一支类似冰锥的锥子经由眼球上部，从眼眶中凿入脑内，破坏掉额叶与其他部位的神经连结。

弗里曼（右）和华兹在进行额叶切除手术

这种手术方式比起莫尼斯的方法更为简单快速。直到20世纪50年代为止，美国已经有好几万名精神病患者被实施了这种手术。而安东尼奥·埃加斯·莫尼斯本人，也因为他的发明于1949年获得诺贝尔生理学或医学奖。

04

如果脑子少了一部分

随着时间的推进和经验的累积，医学和科学的真相总会慢慢浮现，就算一度极受肯定，就算有诺贝尔奖的光环的加持，并不代表就一定是对的。慢慢地，红极一时的额叶切除术开始受到了一些质疑，主要的质疑是：“这手术的效果真的有他们所说的那样好吗？”

越来越多人怀疑实施额叶切除术的医师对患者的命运有“报喜不报忧”的情形。人的额叶既然那么重要，那贸然破坏它的连接，难道不需要付出代价吗？医师与科学家进一步调查额叶切除后的患者后发现这个手术带来的后遗症并不少。

除了死亡，它还可能引起癫痫、大小便失禁、严重智力退化等后遗症。此外，越来越多的医师也发现，额叶切除术会大大改变病人的人格，他们的主动性、执行力，以及对环境的反应都受到了相当程度的损害。有一位女患者的母亲这样描述：“她是我的女儿没错，但她完全变成了另一个人。她只剩下躯体在我身边，灵魂却已经不见了。”

霍夫曼（J. L. Hoffman）医师追踪了许多接受过额叶切除术的患者，发表了多篇论文，其中提到了他对这些接受过此手术的病人的观察：这些病人看似不再受到原本精神混乱的困扰，但是他们也几乎不再能感受到任何感情，例如喜悦。他们基本上表现出迟钝、漠然、萎靡不振、缺乏活力，没有任何主观意志。

一言以蔽之，额叶切除术在精神病患者身上所产生的效果，并非改善病情，而是让他们变呆、变钝、变安静、变被动，以至不干扰他人。这样的做法与几百年前把精神病患者关在铁笼或囚室中的做法并无不同，只不过现在关着他们的不再是实体的牢笼，而是心灵的牢笼。

1975年获得奥斯卡奖的经典电影，由杰克·尼科尔森（Jack Nicholson）主演的《飞越疯人院》（One Flew Over the Cuckoo’s Nest），就传神地描绘了额叶切除术对人所造成的伤害。

《飞跃疯人院》剧照

额叶切除术的效果和伦理后来受到医学界严重批判。然而平心而论，回顾额叶切除术的历史背景，是因为当时无法真正有效地治疗精神分裂症等严重的精神疾患，“没有办法中的办法”，额叶切除术这才应运而生。

随着20世纪50年代第一个真正有效的抗精神病药物——“氯丙嗪”（chloropromazine）问世之后，各种真正能帮助精神病患者的新药物陆续出现。用药物来治疗精神病的方法渐成主流，才使得额叶切除术这个因吹捧而风行一时、实则破坏大于建设的手术渐渐式微，终于在七十年代寿终正寝。

为什么同样是额叶受损，有些病患——像菲尼亚斯·盖吉——表现出的症状是不顾他人、暴躁易怒、乱骂脏话，而另外一些病患，像我主治的那位中风病人，还有史上许多额叶切除术的患者，表现出的症状却是呆滞、冷漠、被动、无活力呢？

首先，大家要知道，额叶虽然只是一个解剖位置，但它所包含的神经回路其实很多。其中与人的行为有关的至少有三处，分别位于与前额叶皮质相邻却不同的位置：背外侧前额叶回路（dorsolateral prefrontal circuit）、眼眶前额叶回路（orbitofrontalprefrontal circuit），以及内侧前额叶回路（medial prefrontal circuit）。

这三个回路虽然位置接近，但彼此负责的功能不同，因此受到损伤时所表现出的异常当然也就各不相同。

受到伤害、病变或手术破坏的位置如果是背外侧前额叶回路，病人会表现出组织力、创造力、计划力受损，思考胶着，无法思索抽象概念以及注意力不集中的症状。受破坏的如果是眼眶前额叶回路，病人会表现出不安、激动、无法控制冲动、攻击性、欣快感、强迫行为，甚至反社会行为的症状。而受破坏的如果是内侧前额叶回路，病人则会表现出冷漠、被动、不活动、无情绪、无兴趣等症状。

尽管早在三百多年前，人们就已经知道大脑是我们思考感情、一言一动的总来源，但是大脑各个不同位置与构造还掌管着不同特定功能的这个事实，是用不计其数的伤员或病患的不幸换来的。

像菲尼亚斯·盖吉，像一、二次世界大战中的伤员战士，像承受了额叶切除术的众多精神病患者，正是借着观察他们，了解他们的不幸，医师和脑科学家才终于知道，如果脑是人们灵魂的所在，则前额叶正是这灵魂的君王。在脑科学与脑医学开疆辟土的漫长征战史上，这些病患都是真正的无名英雄。

THE END

原标题：《当直径三厘米的铁棍贯穿他的脑袋》

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