研究发现，半个大脑就能充分支持文字和面部识别
一项关于大脑可塑性和视觉感知的前所未有的研究发现，在儿童时期接受了切除一半大脑的手术的人，在80%以上的情况下能够正确识别成对单词或面孔之间的差异。考虑到被移除的脑组织的体积，令人惊讶的准确性凸显了大脑的能力和它的局限性——重新连接自己，适应戏剧性的手术或创伤性损伤。
匹兹堡大学的研究人员今天发表在美国国家科学院学报(PNAS)，是第一次试图描述神经可塑性在人类中，理解是否单一大脑左脑半球可以执行通常由大脑两侧分割的功能。
匹兹堡大学和卡耐基梅隆大学的眼科学和心理学教授、资深作者Marlene Behrmann博士说:“大脑是与生俱来的功能能力，还是随着它的成熟和环境的变化而动态地组织其功能，这一问题推动了视觉科学和神经生物学的发展。”“与脑半球切除术患者的合作使我们能够研究单个脑半球功能容量的上限。有了这项研究的结果，我们现在迈出了人类神经可塑性的第一步，终于可以开始研究大脑重组的能力了。”
神经可塑性是一个过程，它允许大脑改变其活动，并在结构或功能上重新连接自己，以应对环境的变化。尽管大脑的可塑性在发育早期达到顶峰，但我们的大脑在成年后仍在持续变化。
随着人类年龄的增长，我们大脑的两个半球变得越来越专业化。尽管这种分工不是绝对的，但两个大脑半球承担着不同的主要职责:左半球逐渐成熟，主要负责阅读印刷文字，而右半球逐渐成熟，主要负责识别面孔。
但是神经可塑性是有局限性的，随着时间的推移，这种半球偏好会变得更加僵硬。在某些情况下，由于中风或肿瘤而出现脑损伤的成年人可能会出现阅读障碍或脸盲，这取决于是大脑的左半球还是右半球受到影响。
但当大脑被迫改变和适应，而它仍然具有高度的可塑性时，会发生什么呢?为了回答这个问题，研究人员观察了一组特殊的患者，他们在童年时期接受了完全脑半球切除术(或通过手术切除一个脑半球来控制癫痫发作)。
由于脑半球切除术相对罕见，科学家们很少能同时接触到几个病人。但皮特大学的研究团队在COVID-19大流行中发现了意外的一线希望:远程医疗服务的正常化，使其有可能招募40名脑半球切除术患者，这在此类研究中是前所未有的数量。
为了评估单词识别能力，研究人员向参与者展示了一对单词，每对单词只相差一个字母，比如“soap”和“soup”，或者“tank”和“tack”。为了测试孩子们识别不同面孔的能力，科学家们给他们看了一对对人的照片。这两种刺激在屏幕上出现的时间都不到一秒，参与者必须决定这对单词或这对面孔是相同的还是不同的。
令人惊讶的是，剩下的那个半球同时支持这两个功能。对照组和脑半球切除者的文字和面孔识别能力有所不同，但差异小于10%，平均准确率超过80%。在患者和对照组的匹配大脑半球的直接比较中，无论移除哪个大脑半球，患者在人脸和单词识别方面的准确性都是相当的。
“令人欣慰的是，失去一半的大脑并不等于失去一半的功能，”第一作者迈克尔·格兰诺维特博士说，他是皮特医学院医学科学家培训项目的学生。“虽然我们不能明确预测大脑半球切除术会对任何孩子产生何种影响，但我们在这些患者身上看到的表现是令人鼓舞的。我们对手术后的可塑性了解得越多，就能提供更多信息，或许还能带来更多安慰，为正在为孩子的治疗计划做出艰难决定的父母提供帮助。”
本文的其他作者是卡耐基梅隆大学的Sophia Robert，理学学士和Leah Ettensohn，理学学士。
