一項關於大腦可塑性和視覺感知的研究發現，在兒童時期接受手術切除一半大腦的人在80%以上的時間裡能正確識別成對的單詞或面孔之間的差異。考慮到被切除的腦組織的體積，這種令人驚訝的準確性突出了大腦的能力–及它的局限性–能重新連接自己並適應戲劇性的手術或創傷。

這項研究結果發表在《Proceedings of the National Academy of Science》上，是有史以來第一次嘗試描述人類的神經可塑性並了解單一大腦半球是否能夠執行通常在大腦兩側分割的功能。

論文高級作者、匹茲堡大學和卡內基梅隆大學的眼科和心理學教授Marlene Behrmann說道：“大腦是否從出生起就預設了其功能能力，還是隨著它的成熟和對環境的體驗而動態地組織其功能，這個問題推動了很多視覺科學和神經生物學的發展。跟大腦半球切除術患者一起工作使我們能夠研究單一大腦半球的功能能力的上限。有了這項研究的結果，我們現在已經踏入了人類神經可塑性的大門，終於可以開始研究大腦重組的能力了。”

神經可塑性是一個過程，它允許大腦改變其活動，並在結構上或功能上重新連接自己以應對環境的變化。並且即使大腦的可塑性在發育初期達到頂峰，我們的大腦也會繼續改變，直到成年。

隨著人類年齡的增長，我們大腦的兩半，即所謂的半球，變得越來越專業化。即使這種分工不是絕對的，兩個半球也會承擔不同的主要責任。左半球成熟後成為閱讀印刷品的主要場所，右半球成熟後成為識別人臉的主要場所。

但神經可塑性是有限制的，隨著時間的推移，這種大腦半球的偏好變得更加僵硬。在某些情況下，因中風或腫瘤而出現腦部病變的成年人可能會出現閱讀障礙或成為臉盲，這取決於大腦的左半球或右半球受到影響。

但當大腦在仍具有高度可塑性的時候被迫改變和適應時會發生什麼？為了回答這個問題，研究人員觀察了一組特殊的病人，他們在兒童時期接受了完全的半球切除術或通過手術切除一個半球來控制癲癇發作。

由於半球切除術相對罕見，科學家們很少有機會同時接觸到少數幾個病人。但研究小組在COVID-19大流行中發現了一絲意想不到的好處：遠程醫療服務的正常化，使其有可能招募40名半球切除術患者，這對於此類研究來說是前所未有的數字。

為了評估單詞識別能力，研究人員向參與者展示了成對的單詞，每個單詞只相差一個字母，如“soap（肥皂）”和“soup（湯）”或“tank（坦克）”和“tack（大頭針）”。為了測試孩子們對不同面孔的識別能力，科學家向他們展示了成對的人物照片。兩種刺激物出現在屏幕上的時間只有幾分之一秒，參與者必須決定這對詞或這對臉是相同還是不同。

令人吃驚的是，剩下的一個半球支持這兩種功能。對照組和半球切除者之間的文字和臉部識別能力有差異，但差異不到10%，而且平均準確率超過80%。在對患者和對照組的匹配半球進行直接比較時，無論切除哪個半球，患者在臉部和單詞識別方面的準確性都是相當的。

“令人欣慰的是，失去一半的大腦並不等於失去一半的功能，”論文第一作者Michael Granovetter說道，他是匹茲堡大學醫學院醫學科學家培訓項目的一名學生。

“雖然我們不能明確地預測任何特定的兒童可能會受到半球切除術的影響，但我們在這些病人身上看到的表現是令人鼓舞的。我們對手術後的可塑性了解得越多，就能為那些對孩子的治療計劃做出艱難決定的父母提供更多的信息，或許還能增加安慰，”Granovetter繼續說道。