史上最傳奇的頭骨：被鐵棒貫穿，被挖墳研究，最終登上 Science 封面

本文作者：Byronchu

第一眼見到這位病人時，每個醫生都驚呆了。這名 25 歲的年輕人雙手和前臂嚴重燒傷， 頭上還頂著兩個血洞：一個在左臉緊貼下頜角的位置，一個在頭頂，上抬的顱骨碎片和凸出的大腦組織清晰可見 。

「或許只有戰地醫生才可能見過如此恐怖的畫面。」

出乎意料的是，這位年輕人仍頑強地保持著清醒。在來到這裡之前，他乘牛車趕了幾公裡的路，又在攙扶下爬了很長一段樓梯，甚至還有精力向別人講述自己的事故。

面對接診的醫生們，他有些抱歉：「這可夠你們忙的了。」

誰也沒有想到，他一語成讖，讓無數科學家們忙碌了整整兩個世紀。

一場爆炸，鐵棒穿透了他的頭顱

這位年輕病人的名字，叫做菲尼斯 · 蓋奇（Phineas Gage）。而他的故事——或者說是事故——發生在 1848 年 9 月 13 日。

失去了左眼的蓋奇 圖源：Wikipedia

這天，25 歲的蓋奇正像往常一樣工作。他是一名鐵路工人，負責的主要任務是爆破。他和同伴相互配合，在鑽孔的岩石中先後填入炸藥和沙土，再用一根鐵棒壓實，配合保險絲，可以安全有效地控制爆炸范圍。

然而，這套已經爛熟於心的動作卻在這一天出了差錯。某一刻，似乎有誰叫了蓋奇的名字，他一時之間分了心，轉過頭，卻沒有停下手上的工作： 同伴還沒來得及用沙土掩上炸藥，蓋奇的鐵棒就已經砸向了火藥 。

火花濺起的那個瞬間，爆炸發生了。

巨大的推力炸飛了蓋奇手中的鐵棒。 這根長 1.09 米、直徑 3 釐米、重 6 千克的「鐵標槍」彷彿子彈出膛，直接貫穿了蓋奇的左臉，擊碎了上臼齒，經過左眼球後方又從顱頂飛出，裹著血液和腦漿，直直地插在了 20 米開外的地上 。

爆炸示意動畫 圖源：YouTube 視頻 ‍‍

蓋奇重重地摔倒在地，他抽搐了幾下，陷入了短暫的昏迷，但在幾分鐘後又迅速轉醒，還可以繼續講話。

在工友們的幫助下，恢復穩定的蓋奇爬上一輛牛車，筆直地坐了一路，活著且神志清醒地來到了醫生約翰 · 馬丁 · 哈洛（John Martyn Harlow）面前。

哈洛醫生 圖源：Wikipedia

奇跡生還，但蓋奇不再是蓋奇

作為接診了蓋奇的醫生之一，哈洛總是謙虛地說： 「我包紮了他，上帝治癒了他。」 不過，當我們從現代醫學的角度回望，就會知道這句話所言非虛。

當時，無菌手套還沒有被發明出來 圖源：YouTube 視頻

在無菌手套還沒有被發明的年代，哈洛徒手探查了蓋奇的傷口，取出骨頭碎片，剝下已經凝固的血塊和腦漿，並嘗試包紮。5 個小時之後，利用極其有限的醫療技術，哈洛成功止住了大出血。

此後的十多天時間裡，蓋奇因為感染一直處於半昏迷狀態，甚至一度出現譫妄，左眼也完全失明。

但奇跡似乎格外眷顧這個堅強的年輕人。挨過了最危險的感染期後，蓋奇的身體開始逐漸好轉。 10 月 7 日的時候，他剛剛能從床上爬起來；等到了 11 月中旬，他已經學會瞞著哈洛醫生偷偷跑去逛街了。

康復「出院」後，蓋奇可以正常行走，也能理智地與人溝通，大部分時間都保持清醒。因此，哈洛和其他醫生都認為他「保存了完好的神經系統狀態」。

然而，朝夕相處的工友們還是敏銳地發現了蓋奇的不對勁：那個曾經彬彬有禮、待人溫和的蓋奇不見了，取而代之的是一個固執且粗魯的陌生人。

「蓋奇不再是蓋奇了。」他的朋友們都這樣說。

在朋友和家人的描述中，蓋奇的情緒變得陰晴不定、反復無常，對於別人提出的約束和建議，一概十分不耐煩，頑強且固執，對身邊的人毫無尊重。只有「孩子的智力」和「強壯男人的動物激情」。

因為性格變化，蓋奇失去了工作，他帶著那根曾經沾滿了血和腦漿「凶器」，開啟了另一段四處游歷的人生。

蓋奇的顱骨和鐵棒 圖源：Wikipedia

直到 1860 年 5 月 21 日，蓋奇因癲癇發作死亡，時年 36 歲。此時，距離那場爆炸已經過去了十二年六個月零八天。

顱骨出土，開啟新的研究

死亡給這段傳奇人生畫上了句號，但那句「蓋奇不再是蓋奇」的評論卻在人們的口耳相傳中越傳越廣，吸引了一眾神經學家的關注。

在蓋奇還活著的 1840 年左右，神經科學領域佔據主導地位是顱相學。 顱相學認為，大腦裡有 27 個不同器官，分別決定人格的不同方面。而通過觸摸顱的隆起或者凹陷，就能知道一個人的性格。

顱相學 圖源：Wikipedia

對於蓋奇的案例，美國顱相學的著名擁護者尼爾森 · 塞澤（Nelson Sizer）認為鐵棒「在仁慈附近和尊敬的前部穿過」，破壞了「仁慈器官」，從而造成了性格變化。

盡管從顱相學中，我們隱約能夠窺見將人類高級功能定位於大腦皮質的雛形，但究其根本，這還是一種偽科學。

到了 19 世紀後期，顱相學逐漸走下神壇，神經功能定位的概念取而代之成為了研究領域的新潮流， 人們開始逐漸探索認知功能、認知過程與大腦的特定區域之間的聯系。

而救治了蓋奇的哈洛醫生在這種潮流的引領下，也回想起了自己這位特別的「老病人」。他猜測，蓋奇的性格和行為變化可能與大腦的局灶性損傷有關。但此時，蓋奇已經去世多年，他受傷的大腦也早已歸塵歸土了。

哈洛沒有輕易放棄，他設法徵得了蓋奇家人的同意。 1867 年，蓋奇的遺骨被從舊金山的孤山公墓中挖出。帶著蓋奇的顱骨和那根鐵棒，哈洛開啟了新的研究。

嘗試復原

1868 年，哈洛在《麻省醫學會雜志》發表一篇論文。這是他第二次公開發表和蓋奇病例有關的論文，其中不僅包含了詳細的病程記錄，還記錄了蓋奇後來的經歷和家人的口述。

這篇論文中，哈洛第一次嘗試推理鐵棒的進出路徑和可能造成的損害。

他詳細地復原了鐵棒的路線：穿過皮膚，往向上偏後的方向朝著中線前線，穿過咬肌和顳肌，通過顴弓下方，（可能）碎裂了蝶骨顳部和左眼眶底，進入顱腔，透過大腦的左前葉，並從冠狀縫和矢狀縫的交界處的中線附近飛出，飛出時撕裂了縱竇，破壞了頂骨和額骨的部分以及大腦的一部分，並將左眼球從窩眼裡向外擠出一半遠。

哈洛描述的鐵棒穿透顱骨的方向 圖源：Wikipedia

在這篇文章中， 哈洛認為蓋奇的腦損傷部位侷限在左側大腦的前部和中部腦葉，可能穿透左側腦室角 。

但哈洛結論一直備受質疑，因為他的推斷只是基於顱骨上的痕跡，並沒有真正進行屍檢。直到 1873 年，一位名叫大衛·費裡爾（David Ferrier）博士在猴子身上實驗，重現了額葉前額損害，並結合哈洛的論文廣做演講，學界這才逐漸接受了 額葉損傷可以導致人格變化和執行力下降的觀點 。

此後，哈洛將蓋奇的顱骨和鐵棒捐給了哈佛大學的沃倫博物館， 為更多好奇的研究者留下了一把通往過去的鑰匙 。

揭開迷霧

如今，蓋奇的故事已經過去了近 200 年，人們對蓋奇最詳細的瞭解主要都源自於哈洛留下的文字。

因為研究水平的限制，哈洛的記錄會不會存在錯誤呢？ 為了尋求真相，不少研究者搭上了神經影像學的順風車，致力於重建鐵棒穿過蓋奇大腦的通道。

其中最為著名的，當屬 1994 年，南加州大學的神經生理學家漢娜（Hanna Damasio）和安東尼奧 （Antonio Damasio）的研究。

他們對蓋奇的骨進行 X 光檢查，用現代計算機進行 3D 重建了頭骨和鐵棒通過的軌跡。得出結論認為，大部分損害集中在左側和右側前額葉的腹側區域，並累及「社交腦」 （眶額葉皮層的前半部分，中額葉的頂部及前部區域，以及前扣帶回，不包括輔助運動皮層，和額島蓋，並且左半球的皮層下白質損傷比右半球更廣泛） 。

這樣的損傷導致了理性決策，道德、社會行為和情感處理時出現差錯。 而這篇論文和重建模型，登上了 1994 年《科學》雜志的封面。

登上 Science 封面的蓋奇 圖源：Science

但結論依然存在爭議。

2004 年，哈佛的神經解剖學專家們使用更大功率的電腦重建了鐵棒的 3D 軌跡，認為損害僅限於左額葉，並沒有越過中線。 他們還通過鐵夯插入的角度和蓋奇沒有受到損傷的顎骨，判斷出鐵棒襲來的那一刻，蓋奇一定正在張嘴說話。

2012 年，加州大學洛杉磯分校神經影像實驗室的研究人員重新分析了前人的研究圖像，使用 MRI 和擴散成像數據來推斷腦損傷。 認為皮質損傷僅限於左腦半球，而白質損傷則發生在半球內和半球間（累及兩個半球） 。損害僅限於左側額葉，除了 4％ 的大腦皮層，還有 11％ 的額葉白質。白質束的損傷包括鉤狀束，扣帶束和上縱束。

圖源：參考文獻 9

關於蓋奇大腦損傷的迷霧似乎已經揭開，但是新的問題又出現了。

尾聲

2009 年，人們偶然發現了一張從未見過的蓋奇的銀版相片。照片中，左眼失明的蓋奇手握那根鐵棒，衣著講究，神情自若，甚至有幾分英俊。

照片中的蓋奇手握鐵棒 圖源：Wikipedia

那個在傳言中只有「孩子的智力」和「強壯男人的動物激情」的蓋奇，在照片裡顯然要更加從容鎮定。

而隨著更多事實查證的揭露，研究人員發現蓋奇曾在智利做了 7 年馬車車夫。連鐵路工人都做不了的蓋奇，究竟如何勝任了車夫這樣細致的工作呢？

長久以來，神經科學家們普遍認為神經元一旦死亡不可再生，因此，成年腦損傷造成的功能缺陷也是不可逆的。但 20 世紀末，科學家們卻逐漸發現成年人的大腦可以重新學習某些失去的功能，也就是神經可塑性（Neuroplasticity）。

這或許可以給蓋奇留下的謎團一個暫時的解答： 他曾經失去的東西，有可能通過多年的訓練，又回來了。

那麼，蓋奇的改變用了多久呢？他真的康復到足夠適應社會了嗎？如果的確如此，那麼大腦又是如何重新生成、鞏固，以及完善的那些神經及神經間的連接的呢？

這些問題，我們目前仍沒有答案，但菲尼斯 · 蓋奇無疑是神經科學史上最著名的一個病人。 盡管他的故事依舊還有很多謎團，但正是這種不確定性，激起了一代又一代神經科學家的探索欲。

他們搜尋證據，建立假設，為了同一個真相，不懈追問。 （策劃：z_popeye，Y.；監制：gyouza）

致謝：本文經 復旦大學附屬華山醫院神經內科主任醫師、博士生導師 郁金泰教授 專業審核

題圖來源：Science 封面

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