二、潘菲尔德的人类高级脑功能临床实验性研究

对人类大脑高级功能作临床实验性研究，其实验性是指要人为地增加一些因素，例如用电刺激脑，同时（包括其后）观察病人的行为、知觉方面的改变。

最早，由美国人巴塞洛（Bartholow，1831—1904）在1874年做了这种研究。他是辛辛那提的一位医生，又是俄亥俄州医学院的教授。他有一个患头颅侵蚀性肿瘤的病人。据报道，将电极通过硬脑膜插进去，直到中央前回，刺激导致病人对侧肌肉收缩。此后，巴塞洛曾遭到严厉谴责：为什么要用病人做实验，刺激病人的脑并做这样一个非常极端的实验（今天我们可能怀疑病人是否知情，因为据报道病人是弱智的）。之后15年内又增加了6个病例。再过20年，电刺激人脑就相对地常见了。1912年德国神经外科学家克劳斯（Krause，1857—1937）报告了一组（142位病人）病例，他用充灌盐水的玻璃滴管作单极电刺激，并根据刺激结果作了图，发现大脑中央前回刺激时产生肌肉收缩，他还承认，有时候麻醉已经消失。这种做法成了潘菲尔德著名探索的前奏。

为了诊断和治疗的目的，同时也进行临床实验研究，以探索人脑高级功能，当首推加拿大神经外科学家潘菲尔德。

1.潘菲尔德和蒙特利尔神经病学研究所

威尔德·潘菲尔德（Wilder Penfield，1891—1976）是出生于美国华盛顿州的加拿大神经外科学家。在获得剑桥大学学士学位后开始学习生理学并进行医学研究。在谢灵顿（Sherrington，1857—1952）的鼓励和影响之下，起先潘菲尔德的兴趣在组织学和神经细胞学。后来他到约翰霍普金斯医学院，在那里获医学学位。1918年潘菲尔德的第一篇论文是关于轴突切断后神经元高尔基器的变化，1924年他开始研究损伤后脑愈合过程。潘菲尔德接受了谢灵顿的意见，在西班牙跟奥尔特加学习神经组织学，收集了很多外科手术的标本，研究脑疤痕的组织学及外伤后癫痫的发病原因。潘菲尔德曾在布雷斯劳看到如何在清醒病人身上做脑电图，1928年回到北美后，他在麦吉尔大学亲自建立并领导了蒙特利尔神经病学研究所（MNI），进行了人类大脑皮层功能的一系列研究。

潘菲尔德是谢灵顿学术生涯中晚期的一个学生，有一次他从加拿大去英国看望谢灵顿，那时谢灵顿已超过90岁了。潘菲尔德站在谢灵顿身边，很有礼貌地告诉谢灵顿他在加拿大做了些什么，他说他用的是清醒病人，病人由于严重癫痫治疗需要而做神经外科手术，并报告了手术与实验的结果。谢灵顿回答说，如果我们能对“标本”提出一个问题，而且请他回答，那一定是非常有趣的事。（陈注：“标本”即指病人）

2.潘菲尔德的人类大脑皮层功能临床研究

潘菲尔德了解谢灵顿关于灵长类大脑皮层定位的工作，1928年他与福斯特（Foerster，1911—2002）一起，学习在局部麻醉的癫痫病人身上用轻微电刺激大脑皮层，观察病人的行为与反应。潘菲尔德对人类大脑高级功能进行的系统临床研究，其目的是为了正确地切除癫痫疤痕组织，之所以在术前用轻微电刺激来确定病人感觉皮层和运动皮层的范围，是为了监视外科切除的正确与否。

潘菲尔德的人类大脑皮层临床研究的特色是让病人处于清醒状态，这样可以询问病人的主观感受，观察行为变化。例如，大脑皮层电刺激可以引起病人语言和发声的改变，病人会报告过去经验的记忆、视觉和听觉的效应，等等。在某些病理条件下，电刺激也可能激动大脑皮层容易兴奋的癫痫灶，从而诱发病人的习惯性抽筋。这样，外科医生可以确定哪些脑区是生理学上已经紊乱了的癫痫病灶。潘菲尔德总结出一系列关于癫痫脑外科治疗的经验，形成研究报告。潘菲尔德甚至认为，如果有机会，所有外科医生都有义务来增加对脑功能知识的积累。

为了进行人类大脑皮层的临床研究，研究方法显然是十分重要的。潘菲尔德曾制定并执行了一套严格的、科学的记录方法，以获得准确翔实的材料。在长期的科研活动中，潘菲尔德有许多合作者，包括外科医生、神经病理学家等，值得引起重视的是他曾与脑电图学家贾斯珀（Jasper，1906—1999）的合作。贾斯珀是一位著名的神经生理学家、脑电图学家，他与潘菲尔德的合作——在暴露的人的大脑皮层上直接记录脑电图（脑电图可以反映人脑的活动水平），实在是对行为记录的一个很好的补充，这使他俩的人脑研究更为可靠、可信。

潘菲尔德的工作大大地扩展了我们关于人类大脑皮层功能定位的知识，这些都是他用电刺激方法获得的，导致他在人脑上画出了一个“小人图”（见扉页彩图）。在暴露的脑表面，用电刺激方法有可能非常准确地确定大脑皮层躯体感觉区及运动区的位置，以及皮层各区对特定功能的贡献。结果表明，整个人类体表按照一定次序排列在脑表面，加工来自身体某一部分的信息。“小人图”的分布并非与身体所占面积大小成比例，而反映这部分神经支配的精确程度，例如，来自嘴唇与手的感觉输入所占大脑皮层面积比来自肘部、臀部的要大。皮层输出也以同样原则组构，人类大脑皮层用更多的面积来控制手指以及与语言相关的肌肉。今天，人脑的“小人图”几乎出现在所有的神经生理学教科书上。

潘菲尔德的工作大大地扩展了我们对于记忆和语言等神智功能的了解。1938年，潘菲尔德注意到刺激病人颞叶皮层某些部分，偶然地可以引起病人对已经遗忘经历的生动回忆。潘菲尔德又证明，差不多有半数病人的癫痫发作，起源于一侧颞叶皮层。潘菲尔德关于颞叶癫痫的工作引导他看到海马与记忆功能非常重要的关系，以及负责记忆的其他大脑皮层。在此基础上，潘菲尔德与神经心理学家米尔纳（Milner，1918—　）进行了卓有成效的合作，导致对海马与记忆功能的新认识。1951年，潘菲尔德与米尔纳发现，有一例一侧内侧颞叶海马切除病人有严重的记忆障碍；后来又发现这位病人的另一侧海马是损伤的。这也就是说，病人是双侧海马功能丢失。这种双侧海马功能缺失的病人，完全不能回忆手术后所发生的各种事情。这种记忆丧失并不伴随智能的丧失，也没有注意能力的丧失。

潘菲尔德总结并分析了1132位清醒病人大脑皮层的刺激实验资料。积累这么多的病例资料世所罕见。