• 2020年3月18日 星期三

    愛因斯坦的大腦有什麼不同?


    1948年,69歲的愛因斯坦經歷了好幾次上腹疼痛,每次發作都會持續兩、三天,通常伴隨著嘔吐。這問題大約三到四個月就會發作一次,於是愛因斯坦住進醫院接受檢查。醫師按壓愛因斯坦的腹部,發現深處有個搏動的腫塊,於是建議愛因斯坦接受剖腹探查,看看裏頭究竟出了什麼問題。

    這個手術由著名的外科醫師尼森操刀,他發現愛因斯坦肚子裏頭有顆「葡萄柚大小」的「腹主動脈瘤」。

    我們的心臟是驅動血液循環的馬達,持續不斷地將富含氧氣的血液送往全身。主動脈是身體裡的縱貫公路,上頭連接心臟,然後貫穿胸腔、腹腔,沿途會分出許多小岔路通向大大小小的臟器。主動脈的管壁很有彈性,能夠承受極高的血壓並將血液推往遠端,不過在經年累月地操勞之下,主動脈也會逐漸老化、失去彈性,於是像氣球一般越脹越大。這些扭曲變形的主動脈成了身體內的不定時炸彈,隨時可能爆開,瞬間奪走性命。

    當年,與心臟或主動脈相關的手術仍被大多數人視為畏途,像拆炸彈般將主動脈瘤摘除的作法根本是連想都不敢想。有外科醫師為了救治腹主動脈瘤破裂的患者,乾脆直接把腹主動脈整個結紮綁死,如此一來出血被控制住了,不過整隻腳也缺血壞死,只好走上截肢一途[1]。早在1817年,就有醫師嘗試以主動脈結紮來處理主動脈瘤,可惜經過一百多年的嘗試依然沒有像樣的結果,絕大多數患者都在短時間內死亡[2]

    尼森醫師沒有直接挑戰愛因斯坦的腹主動脈瘤,而是在主動脈瘤上裹上一層聚乙烯薄膜,希望藉由刺激周遭組織纖維化來加強血管結構,以降低破裂的風險。


    術後三個星期,愛因斯坦恢復得還不錯,便返回普林斯頓,也曾到佛羅里達州旅行,期待靠著醫師囑咐的健康飲食、健康生活型態能多少恢復一點。

    接下來5年多的時間,愛因斯坦依舊把精力投入科學研究,也婉拒了擔任以色列總統的建議。
    1955年,愛因斯坦的症狀逐漸惡化,有天在會見訪客後倒在浴室,不定時炸彈終於引爆了。愛因斯坦一開始拒絕到醫院就診,但為了怕造成家裡面的麻煩,最後還是去到普林斯頓醫院。

    愛因斯坦的腹痛有時會延伸到右上後背,所以外科主任認為愛因斯坦有膽囊炎且腹主動脈瘤已經開始破裂,於是建議動手術切除主動脈瘤,並拿其他屍體的主動脈來接續主動脈,這類型的主動脈手術才剛問世,受限於手術技巧、設備與經驗,患者的存活率很差,不過終究是一線生機。但是愛因斯坦拒絕了,他說:「用人工的方式延長生命實在沒有什麼意思。我已經走完人生,離開的時候到了,我將優雅地離開。」並對助理表示,「我一定會死,何時並不重要。」

    接下來幾天,愛因斯坦不時會肚子大痛,需要使用嗎啡才能緩解。面對生命的盡頭愛因斯坦顯得相當平靜,仍舊持續思考,摸索著難以捉摸的統一場論。

    5天後,愛因斯坦在一陣大痛之後停止了呼吸,時年76歲,他的病床邊有12頁寫滿方程式的草稿。


    腹部主動脈瘤

    造成腹主動脈瘤的原因是主動脈管壁彈性疲乏於是漸漸膨大,直到有一天破裂出血。導致主動脈管壁彈性疲乏的原因很多,其中抽煙顯然是非常重要的危險因子,九成以上的主動脈瘤患者有煙癮。老化會使主動脈壁失去彈性,而太高的血壓則會破壞主動脈壁,所以腹主動脈瘤好發於60歲以上的患者,男性罹病機會更是女性的四倍,像愛因斯坦這種年過60菸不離手的男士即是典型的樣貌。

    除此之外,某些會影響結締組織的遺傳疾病,或是感染、發炎、創傷,都會傷害主動脈壁,隨之產生的疤痕組織使主動脈結構受到破壞。

    在愛因斯坦的年代,醫師僅能用手觸診,想要發現藏在肚子深處的主動脈瘤可沒那麼容易,所以大多數患者是在腹痛發作接受剖腹探查時才意外發現裡頭的炸彈。

    如今,我們能夠藉由腹部超音波和電腦斷層等檢查偵測出肚子裡的主動脈瘤,並加以追蹤。由於主動脈沿線有許多重要的分支,常讓狀況變得非常棘手。


    該如何治療主要以主動脈瘤的位置與大小來評估。如果患者沒有症狀,且動脈瘤小於五公分,通常醫師會建議持續追蹤。經由戒煙、控制血壓、血脂,再搭配運健康的飲食與生活型態,皆有助於控制主動脈瘤的擴大。如果患者的主動脈瘤大於五公分,或是以每年一公分的速度變大,那手術就是較適當的選擇,否則隨時都有破裂出血的危險。倘若患者從來都不曉得有腹主動脈瘤的存在,直到破裂出血才被診斷,這些人的死亡率會超過五成。

    既然病變的血管壁導致主動脈瘤的形成,那麼根本的解決方法就是換掉損壞的血管。外科醫師會截掉損壞的主動脈,換上一段人工血管,經過長時間的努力,這種手術在非緊急狀況下成功率可以達到九成。

    不過,身在二十一世紀的患者還有另一種選擇。這種做法不用開膛剖腹,而是從股動脈將血管支架送進主動脈,等同替老化的主動脈放入一層較堅固的「內胎」,讓血液僅在血管支架內流動,而不會繼續衝擊病變的血管壁。

    這種微創手術的好處是手術時間短、術後恢復快,適合用在高齡、虛弱、心肺功能不佳的高危險群,但是術後血管滲漏的機會高於傳統手術,患者需要長期追蹤治療。


    大腦流浪記

    愛因斯坦瀟灑地離開人世,但是他的故事並沒有就此中斷。

    愛因斯坦於深夜過世之後,普林斯頓醫院在當天上午八點就進行解剖。照顧過愛因斯坦的醫師們曾對診斷有些歧見,有人認為愛因斯坦的肚子痛來自膽囊發炎,有人則說是腹部主動脈瘤帶來的問題。病理科醫師托馬斯‧哈維在解剖愛因斯坦後,證實其膽囊是正常的,既沒有發炎,也沒有結石,會出現類似膽囊炎的症狀是因為腹主動脈瘤破裂流出的血液沿著後腹腔來到膽囊周圍而引起疼痛。這樣的臨床表現後來被稱為「愛因斯坦徵兆(The Einstein sign)」,使愛因斯坦在醫學上也留下了大名。

    然而,哈維醫師對於愛因斯坦真正的死因較不感興趣,他好奇的是「為什麼愛因斯坦這麼聰明」,他用電鋸切開頭蓋骨取出大腦,並拍攝下一系列照片。理論上,在完成解剖之後,得把所有的器官放回原位再進行縫合,不過當愛因斯坦的遺體被送走時,頭蓋骨中依然空空如也。

    雖然愛因斯坦曾經表示,自己死後要火化,也請家人將骨灰撒在住家附近的河裡,以免埋葬屍骨的墓園成為人們狂熱朝聖地,但是哈維醫師實在不願讓愛因斯坦的大腦就此灰飛煙滅,所以在解剖時他先從內頸動脈注射福馬林,進行防腐程序。當愛因斯坦被火化時,他的大腦仍然泡在福馬林的罐子裡。

    當哈維醫師的兒子在學校透漏「我爸爸有愛因斯坦的大腦」後,愛因斯坦的兒子曾打電話到醫院抱怨,但哈維醫師極力勸說保留天才的大腦具有科學意義,家屬才勉為其難地同意,但堅持其大腦僅能用在科學用途。

    哈維醫師花了三個月時間將愛因斯坦的大腦分成240塊,再分別細切成可供顯微鏡觀察的薄片,這千餘片玻片便成了哈維醫師的珍藏。倘若遇上他敬愛的,或是談得來的學者,哈維醫師會分送幾片給他們研究。

    哈維醫師的生活不甚如意,他離婚、再婚,又離婚、又再婚,搬過一個又一個城市,不過他始終帶著愛因斯坦的大腦。直到40年後,有位自由作家找到了高齡84歲的哈維醫師,他們一塊兒開著車橫越美國,行經千哩希望能將愛因斯坦的大腦送還給他的孫女依芙琳。這段奇特的旅程後來被寫成了書,書名就叫《送愛因斯坦回家[3]》。

    天才的大腦究竟有什麼不同?

    談完大腦流浪記,大家肯定會很好奇,研究了這麼久究竟有沒有發現什麼不同的地方。

    當哈維醫師取出愛因斯坦的大腦後,第一步便是秤重。愛因斯坦大腦的重量僅1230公克,並沒有特別突出,甚至略輕於男性大腦的平均重量。可見智慧高低與大腦重量並不必然相關。

    爾後,曾經取得大腦切片的學者們陸續發表過幾篇文獻。有個研究小組說,愛因斯坦大腦中負責語言、口說表達的區域比較小,但處理空間及數字的區域較大。從解剖學觀點來看,大腦兩邊外側溝有部分是空的,或許能呼應愛因斯坦以「圖像」而非「語言文字」來思考的特質,能從一道抽象的公式中看出背後的物理內涵。

    加州大學的研究人員用顯微鏡來計算「膠質細胞」的數目,膠質細胞的主要功能是支撐神經細胞,並供應養分。他們分析愛因斯坦大腦中神經細胞與膠質細胞的比值,並拿另外11個男人的大腦做對照組,結果發現愛因斯坦左側大腦第39區的膠質細胞比其他人還要來得密集且達到統計學上的差異。作者推測愛因斯坦可能經常使用此一區域,於是需要較多的新陳代謝[4]

    佛羅里達大學的學者拿愛因斯坦大腦的相片來分析,發現愛因斯坦前額葉的大腦皮質相當發達,這也許跟他傑出的認知功能有關。愛因斯坦的頂葉亦不太尋常,這部分可能與視覺空間、數學能力有關[5]

    另外還有人把焦點放在「胼胝體」,胼胝體具有大量神經纖維束,主要功能是聯繫左右兩邊的大腦半球。他們拿愛因斯坦的大腦來跟15位老人及52位平均年齡26歲年輕人的大腦做比較。為什麼要挑選「26歲」的年輕人呢?因為那就是愛因斯坦提出了相對論及其他重要理論而被稱為奇蹟年的歲數。結果發現,愛因斯坦的胼胝體明顯比對照組還要厚[6]

    諸多差異究竟是否能與「天才」畫上等號,我們不得而知,但是這些研究多少滿足了人們對於天才的想像。

    除了與神經相關的科學研究外,愛因斯坦的大腦亦曾被用來進行其他的「科學驗證」。因為取得愛因斯坦大腦的孫女依芙琳,其實並非愛因斯坦長子的親生女兒,而是收養來的。傳說愛因斯坦在第二任妻子過世後曾經有過幾段戀情,甚至可能與一位芭蕾舞者生下了女兒,於是愛因斯坦安排長子收養照顧她。

    當84歲的哈維醫師找到依芙琳時,依芙琳已經離了婚,且窮困潦倒無家可歸,好一段時間都是睡在車上。她期待用愛因斯坦的大腦切片證實自己是否為愛因斯坦的親生女兒,然而泡了40年福馬林,大腦裡的DNA早就破壞殆盡,無法替她解開身世之謎。

    後來,哈維醫師繼續守護著愛因斯坦的大腦,直到以高齡95歲辭世為止。2010年,哈維醫師的繼承人,或許就是那位曾在課堂上透漏「我爸爸有愛因斯坦大腦」的小男孩,將所有愛因斯坦大腦切片及完整大腦的照片,捐給美國國家健康與醫學博物館。被《時代雜誌》選為二十世紀最重要人物之一的愛因斯坦,大概料想不到自己死後竟然還有這麼一段餘波盪漾。

    不過正如《送愛因斯坦回家》的作者所言,「是的,我承認我也很想摸摸愛因斯坦的大腦,想要將其放在手掌上惦惦重量,感受那千百萬神經元的魔力。」如此一位奇蹟似的天才,實在讓人崇拜無比也好奇無比。

    不過當世人將愛因斯坦視為奇蹟,並企圖研究他的大腦,找尋奇蹟的蛛絲馬跡時,我們也許可以聽聽愛因斯坦關於奇蹟的看法。他認為這世界不存在奇蹟,而奇蹟更不是上帝存在的證據,相反的,唯有萬物和諧共存才能彰顯上帝的存在。或許,就是這份對大自然的崇敬,讓愛因斯坦替人類揭開一道又一道的宇宙奧秘。

    英國著名哲學家羅素曾說:「愛因斯坦在一個瘋狂的世界中,保持清楚的理智。」能讓愛因斯坦如此不凡的應該不是異於常人的大腦結構,而是創新、挑戰權威、又謙遜的心靈。

    摘自《難道他非死不可:現代福爾摩斯解密死亡醫學
    作者:劉育志、白映俞  
    出版社:商周出版

    [1] John J. Morton and W. J. Merle Scott. Ligation of the Abdominal Aorta for Aneurysm. Ann Surg. Mar 1944; 119(3): 457–467.
    [2] Daniel C. Elkin, Aneurysm of the Abdominal Aorta-Treatment by Ligation, Ann Surg. Nov 1940; 112(5): 895–908.
    [3] 《送愛因斯坦回家(Driving Mr. Albert)》作者:麥可‧帕德尼提,譯者:陳俊賢,出版社:大塊文化。
    [4] Diamond MC, Scheibel AB, Murphy GM Jr, Harvey T. On the brain of a scientist: Albert Einstein. Exp Neurol. 1985 Apr;88(1):198-204.
    [5] Falk D, Lepore FE, Noe A. The cerebral cortex of Albert Einstein: a description and preliminary analysis of unpublished photographs. Brain. 2013 Apr;136(Pt 4):1304-27.
    [6] Men W, Falk D, Sun T, Chen W, Li J, Yin D, Zang L, Fan M. The corpus callosum of Albert Einstein's brain: another clue to his high intelligence? Brain. 2014 Apr;137(Pt 4):e268.

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