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2019.12.04 22:00

【大腦S01E05】最惡名昭彰的手術居然獲得諾貝爾獎! 額葉腦白質切除手術的悲慘歷史

大腦好好玩 #S01E05

文|謝伯讓    聲音|謝伯讓 主圖|pexel/vidal balielo jr. 

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額葉腦白質切除手術當時紅極一時,還讓莫尼茲在1949年獲得諾貝爾獎。然而,這個手術其實讓許多病患過著行屍走肉的生活。
額葉腦白質切除手術當時紅極一時,還讓莫尼茲在1949年獲得諾貝爾獎。然而,這個手術其實讓許多病患過著行屍走肉的生活。

雖然手術不再存在,但是31年來所造成的傷害卻無法抹滅。根據統計,這數10年間,美國就有超過40,000個病人接受過腦白質切除術,全球則有超過70,000個手術案例。雖然這項手術已經成為不堪回首的一段悲慘歷史,但它也讓科學家從這段負面教材中學習到了額葉的特殊功能,包括動機、行動、思考和調控情緒等。無奈的是,有好幾萬人的生命,都因此而陷入永不可逆的黑暗之中。

【大腦S01E05】最惡名昭彰的手術居然獲得諾貝爾獎! 額葉腦白質切除手術的悲慘歷史

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額葉與人格

大名鼎鼎的「美國鐵路工人穿顱案」,這個神經科學史上最有名的病人之一究竟讓我們學到什麼?史上最惡名昭彰的腦白質切除術竟然獲頒諾貝爾獎?這些知名案例都和「額葉」有關,額葉的奇特之處究竟在哪裡?第3集、第4集我們分別介紹了枕葉、顳葉還有額葉。我們現在知道,大腦後方的枕葉和視覺有關,大腦兩側的顳葉和聽覺及語言理解有關,大腦前方的額葉則和語言表達及動作有關。今天,我們要再來看看額葉所負責的另外一些功能。

要談到大腦額葉的功能,要先來聽一個非常驚悚且不幸的故事,主角就是美國總統甘迺迪的妹妹羅斯瑪麗(Rosemary Kennedy)。大家應該都知道甘迺迪家族對美國政治有重大影響力。除了約翰甘迺迪曾擔任美國總統之外,家族還有多位成員都在法政界擔任重要職務。不過,雖然甘迺迪家族在政界影響力很大,但有一個大家常提到的八卦─這個家族似乎帶著某種厄運。甘迺迪家族成員中死於非命的就超過10位,遭到刺殺、空難、藥物過量、意外、自殺等,真的是非常多災多難。

那為什麼要在這集提到約翰甘迺迪的妹妹羅斯瑪麗呢?羅斯瑪麗出生時就因為人為因素而大腦受損。因為她的母親生產時醫師來不及趕到,護士就要求她把胎兒夾緊在產道之中先不要生出來,等到醫生來了再生;可能是因為這樣,導致了羅斯瑪麗在出生時出現暫時性的缺氧而讓大腦受損,使得羅斯瑪麗從小就有智力發展遲緩的問題。除此之外,她到了青春期及20歲成年之後,還出現了癲癇、情緒不穩以及暴力行為等狀況。

羅斯瑪麗的社交行為最讓甘迺迪家族頭痛。根據報導指出,羅斯瑪麗20多歲時在教會學校,時常會半夜溜出宿舍參加各種派對。她的父親非常擔心她會因此染上性病、懷孕並因此影響到家族的名聲,因此,1941年(羅斯瑪麗23歲)她的父親就決定讓羅斯瑪麗接受大腦手術,希望能因此治癒羅斯瑪莉的精神問題。那是什麼樣的大腦手術呢?就是當年大名鼎鼎、盛極一時的「額葉切除手術」。

很可惜的是,手術一結束,醫生和家人馬上就知道手術失敗。羅斯瑪麗的智力和行為表現退化成2歲孩童,她無法正常走路和說話,從此住進了精神療養院直到去世。雖然甘迺迪家族從此不用再擔心羅斯瑪麗會做出什麼不名譽的事影響到家族名聲,但是付出了更慘痛的代價─他們所熟識的羅斯瑪麗從此無法正常和人互動,等於羅斯瑪麗已經提前從這個世界上死去。

 

額葉切除術是什麼?

羅斯瑪麗所接受的「額葉切除手術」到底是什麼?為什麼當年連甘迺迪家族這麼龐大有影響力的家族成員,都會去接受這樣一種手術?要追溯額葉切除術的來歷,我們就從葡萄牙的莫尼茲(António Egas Moniz)醫師說起。莫尼茲早在從事額葉切除術之前就已經相當有名氣。當年最為人所熟知的就是發明了腦血管造影術(在血管中打入顯影劑,再透過X光來照出血管狀態的攝影技術。這項技術一直到現在都還是腦血管病變檢查時的重要方法之一)。此外,當年的莫尼茲還對一件事很有興趣─希望透過神經外科手術來治療精神疾病。其實透過神經外科手術來改變人類行為已是有不少先例。

 

顱骨穿孔術

第一個例子是來自古代的「顱骨穿孔術」(trephination; trepanation)。有時候挖出來的古代人類頭骨上面會有明顯是人為用硬器挖出來的洞;而且考古學家發現有些洞的邊緣骨頭有癒合的痕跡,因此判斷應該不是人類死後才挖的,而是生前就挖的洞;癒合的現象也顯示這些人並沒有在手術中死亡,存活了一定的時間。這些有洞的頭骨最早可以追溯到史前的新石器時代,顯示顱骨穿孔術的歷史真的非常久遠。

顱骨穿孔術一直沒有在人類歷史上消失過。透過各個時期的歷史文學、繪畫、文獻和器具,都可以發現顱骨穿孔術的痕跡。比方說,荷蘭知名畫家包士(Hieronymus Bosch)1494年一幅名畫《愚蠢的治療》,就是畫顱骨穿孔術的手術過程。另外,歐洲許多國家博物館中也常常可以看到來自18世紀的一整組顱骨穿孔手術器具。

雖然歷史上的顱骨穿刺術一直都存在,但畢竟不是正規的醫學療法,也沒有確切的醫學療效紀錄,因此很難被醫學界認可。也因此,以外科手術破壞大腦來改變人類行為模式的做法,大家也一直半信半疑。但在1848年,一個知名的案例引起了大家對前額葉的矚目。

 

美國鐵路工人穿顱案

1848年,發生了轟動一時的美國鐵路工人穿顱案。因為鐵路施工時發生爆炸,導致一根鐵棍直接從工人蓋吉(Phineas Gage)的左臉頰下方穿入,一路向上刺穿他的左前額骨。所幸蓋吉活了下來,外傷也復原了,並直到12年後才去世。蓋吉沒死是個奇蹟,但這個穿顱案最讓人感到驚訝和津津樂道的是蓋吉的人格似乎因為前額葉的損傷而出現劇變。也因此,這案例常被稱為是人類前額葉與人格有關的第一個神經學案例。

談到蓋吉的前額葉與人格變化案例前需要稍微岔題一下,先聊聊這個案例到底正不正確。這個把人類前額葉與人格相連在一起的第一個神經學案例,我相信很多本來就對大腦有興趣的朋友應該早就聽過,修過心理學或認知神經科學的聽眾也一定都在教科書上讀過這個故事。但是,最近有一些學者考證文獻之後,發現這個故事似乎有相當大的渲染成份;也就是說,當時在科學上其實沒有足夠的證據支持「前額葉」和「人格」的關係,而是因為媒體的錯誤渲染使得故事以訛傳訛、變本加厲地誇大宣稱。

此話怎麼說呢?我們一起來還原一下歷史。1848年蓋吉受傷後,立刻接受了哈洛(John Harlow)醫師的診治;同年,哈洛發表論文報告了蓋吉的特殊狀況。有趣的地方在於,哈洛的第1篇論文中完全沒有提到蓋吉有人格上的變化;至於認知能力,哈洛提到了蓋吉的記憶力完全正常,但其他的認知能力則沒有多談。

這篇文章一刊出,科學界一片譁然,沒有人相信這是真的。第1、怎麼可能有人受了這麼嚴重的傷還存活?第2、怎麼可能這麼嚴重的腦傷,竟然沒有損及認知功能?在眾人滿腹狐疑的罵聲之中,波士頓的另一位醫師─畢格羅(Henry Bigelow,也就是率先引入乙醚當作手術麻醉藥物的醫生之一的醫生)跳出來準備對哈洛補上致命的一刀。畢格羅一開始根本不相信哈洛的論文,於是親自請病人蓋吉到波士頓徹底檢查一遍。檢查完畢後他發現哈洛完全沒有錯,蓋吉的確沒什麼異常,於是原本想要對哈洛補刀的畢格羅就變成了哈洛的支持者。畢格羅在哈洛論文發表的2年後(1850年)也發表了一篇論文,指出蓋吉一切正常。從此以後,這個案子暫時塵埃落定。

接下來的20年間,大家都知道蓋吉就是前額葉受損、但是認知能力一切正常的特殊案例。當時的學術界也常拿這個例子來反對顱相學(即反對大腦功能分區),因為蓋吉的額葉受損,但是認知功能卻完全正常,所以額葉好像不太重要,大腦看似沒有功能分區的現象。不過20年後(1868年)怪事發生了。這個時候病人蓋吉已經去世,但是哈洛醫師卻突然跳出來翻案。那一年哈洛醫師發表了第2篇關於蓋吉的論文,他竟然提到蓋吉的人格其實跟受傷之前有很大的差異。這篇論文一出,很快就受到當時支持顱相學的學者歡迎,也因此搭上當時的風向,哈洛的新說法從此變成教科書中關於額葉與人格的經典案例。

大家聽到這邊,應該會覺得很奇怪吧。為什麼哈洛會在20年後才翻案呢?如果蓋吉真的有人格改變的現象,哈洛為什麼不早點說呢?為什麼偏偏要等到蓋吉死後8年(1868年)才提出,此時也已經死無對證,再也沒有人可以仔細檢驗他的人格和認知狀況。還有,哈洛在1848年第1篇論文發表時,就表示要找機會再次檢查蓋吉的心理和認知狀態,為何蓋吉接下來活著的12年間哈洛都沒再去檢查呢?

這個謎團我們可能永遠無法解開。或許在1848年,哈洛礙於當時學術界反顱相學的氛圍,所以才不敢報告蓋吉的人格變化?是否是因為1868年布洛卡語言區已被發現和公佈,學術界的風向開始轉向支持顱相學大腦區域化後,才使得哈洛勇於公開當年看到的現象?又或許,哈洛只是看到學術界的風向轉向支持顱相學大腦區域化,因此出現了觀察者偏誤?所謂的「觀察者偏誤」指的是當人帶著某個假設去找證據時,很容易只看到支持自己假設的證據。這個案例中,由於哈洛本身就是顱相學的支持者,因此可能特別容易看到支持顱相學大腦功能區域化的證據,甚至錯誤地回想起蓋吉可能根本從來沒有出現的人格變化。

說哈洛的報告可能有偏誤,也不是空穴來風。有學者發現哈洛1868年的報告有至少2處以上的錯誤:例如,蓋吉是在1860年死亡,但卻誤報成1861年;另外,蓋吉曾經出國到智利的時間是1854年,而不是哈洛所誤報的1852年。而且,哈洛1868年報告中論及蓋吉人格變化的證據,其實非常地薄弱且主觀─僅僅根據蓋吉的朋友及舊識的口述。

我們真的可以只憑幾個朋友的說辭,就斷定一個人是否人格轉變嗎?如果我告訴你:「我的鄰居在打球時被撞斷手臂之後,性格變得非常暴躁」,難道這就代表人的手臂和人格有關嗎?這樣的推論問題很多。

第1、難道說他性格變得暴躁,他就是真的變暴躁?這種說詞似乎太過主觀而沒有客觀判准。

第2、就算真的變得暴躁,這能算是人格轉變嗎?還是只是暫時的情緒不穩定?

第3、就算鄰居真的變得暴躁,有沒有可能是因為受傷導致行動不變無法出門,才讓脾氣改變?如果是這樣,暴躁的原因其實根本是因為無法出門,而不是受傷。

同樣的質疑可以整套搬到病人蓋吉身上。

第1、難道幾個蓋吉的朋友說蓋吉變暴躁,他就是真的變暴躁?這種說詞似乎缺乏客觀判准。

第2、就算真的變得暴躁,這真的算是人格轉變嗎?還是只是暫時情緒不穩?

第3、就算蓋吉真的變得暴躁,有沒有可能是因傷導致行動不便、社交不順利、沒工作沒錢,才讓脾氣改變,所以暴躁的原因其實是因為社交等其他因素,而不是前額葉受傷所致。

總而言之,這個教科書中關於前額葉與人格的經典案例我們應該要稍作保留,帶著批判的質疑態度。哈洛1868年的論文出版後,許多媒體報導不斷地加油添醋,最後塑造出大家今天看到不太真實的蓋吉故事。所以,假消息或偏誤的新聞不是今天才有,其實在整個人類媒體歷史之中俯拾即是。

 

腦白質切除術

我們再回到腦葉切除術的發明者莫尼茲。莫尼茲當時已知顱骨穿刺術,也知道鐵路工人穿顱案,但由於欠缺臨床的實證資料,所以莫尼茲想要透過神經外科手術治療精神疾病的想法,也一直遲遲沒有啟動。直到1935年,莫尼茲終於看到他等待已久的實驗結果。1935年,美國神經科學家福爾頓(John Fulton)切除了黑猩猩的前額葉,發現一隻原本脾氣暴躁的黑猩猩,當牠的額葉全部被切除之後,居然變得非常溫馴且行動遲緩,因此福爾頓推論額葉可能和情緒或情緒調控有關。

福爾頓在倫敦第2屆的國際神經學會議上發表時,莫尼茲就在現場。根據報導,莫尼茲在演講一結束後馬上上前向福爾頓詢問這樣的手術是否能被用來治療人類的精神疾病。福爾頓認為有點可怕,可能還是要謹慎為妙;但莫尼茲顯然已有定見,一回到葡萄牙的醫院,馬上就開始了人類的腦葉切除手術。莫尼茲可以說是劍及履及,隔年(1936年)就完成了20個病人手術。他當時主要在頭顱上穿孔,再用針筒注射入酒精破壞前額葉,或是插入白質切除工具來直接破壞前額葉。他的報告宣稱:20個病人中,有7位病人的精神病徵明顯改善,有7位些許改善,另外6位則沒有變化。至於觀察到的眾多副作用,他都宣稱只是病人暫時性的適應不良而已。

當時在倫敦第2屆的國際神經學會議上聆聽福爾頓演講的,除了莫尼茲之外,還有另外2位美國的醫師,分別是弗利曼(Walter Freeman)和華滋(James Walts)。2人回到美國後2年,就進行了美國第一起腦葉切除手術。隨後,他們更進一步改善且簡化手術程序。他們的新版手術中,醫師不需要在頭顱上挖洞,也不用藥物麻醉,而是直接透過綁在頭上的電極來電擊大腦,讓病人進入暫時性的昏迷,在幾分鐘之內,透過細長的大腦白質切除針,直接從眼球上方的小空隙穿刺進大腦,把切除針轉一轉,切斷其中的白質。短短2、3分鐘,手術就完成了。由於新版的手術不再是破壞腦葉中的神經細胞所在灰質,而是去切除神經纖維所在的白質,因此名稱也由原本的「腦葉切除術」,變成了「腦白質切除術」。

當時,弗利曼還透過拍攝廣告和媒體宣傳,盡力推廣這項新的手術,腦白質切除術瞬間風靡一時,變成精神疾病的救星;莫尼茲更在1949年因為這項手術而獲得諾貝爾生物醫學獎。我們開頭提到的羅斯瑪麗.甘迺迪,就是在這樣的時代背景下接受了腦葉切除手術。當時操刀的2位醫師,正是弗利曼和華滋本人。就這樣,額葉腦白質切除術很快便風靡全球,被用來治療重大精神疾病病患。

 

黯然收場

1952年,莫尼茲進行第1例人類腦葉切除術的16年後,有一種叫做CPZ(chlorpromazine)的抗精神病藥物問世。腦葉切除術的需求快速下降,隨之而來的還有各種副作用檢討,以及對這種手術的倫理議題討論。科學家逐漸發現,腦白質切除術後的患者通常都會喪失行為動機,其智力和認知能力也會受到影響,羅斯瑪麗.甘迺迪就是典型的案例。換言之,這些精神病患等於是被破壞了大腦,而變成行屍走肉,根本不能算是被治癒。很快的,蘇聯、日本和德國都陸續禁止了這項不人道的手術,美國也在1967年禁止腦葉切除術,這項盛行了31年的野蠻手術,終於劃下句點。

雖然手術不再存在,但是31年來所造成的傷害卻無法抹滅。根據統計,這數10年間,美國就有超過40,000個病人接受過腦白質切除術,全球則有超過70,000個手術案例。雖然這項手術已經成為不堪回首的一段悲慘歷史,但它也讓科學家從這段負面教材中學習到了額葉的特殊功能,包括動機、行動、思考和調控情緒等等。無奈的是,有好幾萬人的生命,都因此而陷入永不可逆的黑暗之中。

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好了,以上就是腦白質切除手術與大腦額葉的故事。我是大腦好好玩的節目主持人謝伯讓,用科學故事,讓腦說話,我們下次再見。

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更新時間|2019.12.04 08:17

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