沒有手的藝術家

儘管身體構造有所缺失,大腦仍然能夠補償功能並擁有傑出表現,譬如馬蒂亞斯‧布辛格。
馬蒂亞斯‧布辛格(Mat­­thi­­as Bu­­chin­­ger,1674–1740)的自畫像。圖片來源:wi­ki­me­dia.org

原出處:Meet An Art­ist with No Hands1
原作者:Ker­ry Grens

十八世紀德國的博學之士馬蒂亞斯‧布辛格(Mat­thi­as Bu­chin­ger)擁有無數才能,從魔術、音樂到微寫(mi­cro­gra­phy)樣樣精通。「微寫」是一種藝術形式,做法是以極小的字排列出較大的圖像,通常是肖像畫。在他最著名的作品當中,是一幅自畫像,畫中他龐大的捲髮只佔數平方公分,卻隱含了聖經和主禱文的信息。

布辛格的畫是精準與靈巧的極致,這個壯舉尤其令人敬佩,因為這位育有 14 個孩子的父親,其實是個沒有手和腳的藝術家。他出生在 1674 年的德國,自那時起,殘肢便取代了原來是他的手臂和膝蓋的部位。

局部放大的細節。圖片來源:siglio­press.com

知名的戲法大師瑞奇‧杰伊(Ri­cky Jay)為了布辛格著迷數十年,他在孩提時代讀了關於魔術史的書,裏頭有布辛格的肖像,他心想:「這傢伙能變魔術簡直是不可思議!」

布辛格擅長一種叫做「杯子與球(cups and balls)」的把戲,過程中,三個杯子的其中一個下方藏有一顆球;在把戲的最後,他會掀開所有杯子,變出水果、穀物或甚至活生生的鳥。由於他沒辦法用一隻手掀開杯子、另一隻手放入球,所以他又親自發明了一個機械裝置來輔助,且以特殊的技法讓觀眾無法發現這個裝置。杰伊說:「從細節來看的確是投機了點,不過從他的能力來看這真是教人驚嘆。」

杰伊在數年來收集了大量布辛格的作品,其中約有三十幅在今年初於紐約大都會藝術博物館展出。2坦帕大學的副教授艾瑞克‧阿邱勒(E­ric Al­tschu­ler),其研究認知神經科學於復健中的角色,在讀了這場展覽的評論之後決定一探究竟。

阿邱勒對那些微寫感到非常震驚:「布辛格幾乎實現了奈米級的書寫,而不只是微米級,小到難以被看見,」他說,「但最有趣的並非你如何看見那些字,而是他到底如何將它們畫出來。」

杰伊表示,布辛格沒有使用嘴巴作畫,而完全只仰賴他的殘肢,雖然成品並非完美圓滑,但已具足輪廓。阿邱勒在期刊《當代生物學》(Cur­rent Bi­o­lo­gy)中提出,3他的殘肢之能如此靈活,是由於大腦皮質的重塑,而將一般控制手腳運動的腦區重新進行分配。阿邱勒表示:「這些腦區被殘肢取而代之,且因為殘肢自出生時就存在,這樣的取代在生命的早期便已自動發生。這就是他創作能如此成功的祕方。」

這個現象不只限於鄰近腦區,如手與手臂,對應在大腦皮質上相距較遠的身體構造之間也會發生。

牛津大學副教授泰瑪‧馬金(Ta­mar Ma­kin)專門研究身體構造缺失患者的大腦重塑,她說:「這個現象的觀察早已存在於文獻當中:如果你的大腦發現有某個輸入的訊號消失了,鄰近的皮質區就會擴大並佔有這個區域。」

這個現象不只限於鄰近腦區,如手與手臂,對應在大腦皮質上相距較遠的身體構造之間也會發生。所謂的運動皮質(mo­tor cor­tex)是一條從頭頂往下延伸、到耳朵附近的大腦皮質,呈現帶狀;舉例來說,控制嘴巴的區域較手對應的腦區還要偏外側,且之間還有支配其他構造的腦區隔開,但是當一個人用嘴巴來代償他喪失的手時,嘴巴的控制區域仍可以「擴佔」原本手部對應的腦區。

大腦的主要運動皮質(pri­ma­ry mo­tor cor­tex)與其一般支配的身體構造;圖中的「小人」畫得愈大的身體構造,表示該構造對應的神經元較多、佔有的皮質面積較大,所以該處的肌肉可以進行較精細的動作,如手部和臉部。這樣的排列方式,稱為軀體拓墣組織(so­ma­to­to­pic or­ga­ni­za­tion)。圖片來源:hu­man­phy­si­o­lo­gy.a­ca­de­my

埃默里大學(E­mo­ry U­ni­ver­si­ty)醫學院的神經學家凱瑟琳‧布特費雪(Ca­thrin Bue­te­fisch)利用功能性磁振造影(f­M­R­I),來檢視天生沒有手而擅長使用腳的人的大腦皮質地圖(cor­ti­cal map)。她發現其「腳部」腦區,除了涵蓋一般對應至腳部的區域(約在頭頂附近、向內深入大腦縱裂處),還有在數公分(或數個對應其他身體構造的腦區)之外、本來是控制手部的腦區。4

當利用穿顱磁刺激(trans­cran­i­al mag­ne­tic sti­mu­la­tion)干擾手部對應的腦區時,這些受試者接收視覺訊息後扭動他們大腳趾的反應會減慢。馬金說:「這是個很棒的證據,證實了在這些人當中,手部對應腦區處理訊息的能力與腳部的運動能力存有因果關係。」

以控制的「身體構造」來劃分的大腦皮質地圖可能已經過時了,應該要以「功能」來定義特定的皮質區。

馬金指出,以控制的「身體構造」來劃分的大腦皮質地圖可能已經過時了,應該要以「功能」來定義特定的皮質區。她說:「對我而言合理的解釋是,所謂手部對應的腦區並非代表五根手指、指節、指甲,而是代表著身體當中我們用來和環境中的物體互動的構造。」換句話說,大腦控制我們身體構造的分區邏輯與解剖構造較無關(如手、嘴巴、腳),而與功能較為相關(如操作物體、進食、踢腿)。

雖然這個概念仍屬推測,不過馬金和她的同事們已經顯示了一個人喪失某個身體構造時,其代償是如何在大腦得到反映。舉例來說,同樣是天生失去一隻手部的人,其中一群習慣以沒有手的那條手臂執行日常功能,另一群的慣用手則為正常的手臂與手部;相較之下,前者手部所對應的皮質區之功能性連結(func­tion­al con­nec­ti­vi­ty),在大腦半球的左右兩側較為對稱。5「我們發現這樣的大腦重塑會因肢體的使用程度而異,」馬金表示。

馬金正招攬在英國用嘴巴或腳持筆刷作畫的人,以研究他們的皮質分佈,與他們的大腦如何代表著不同身體構造與功能。根據目前的證據,能夠合理預測這些人的大腦皮質地圖會和使用正常雙手的人長得不同。布特費雪表示,布辛格很可能也有不同的大腦皮質地圖,但「代表他的手腳的腦區可能不同……是因為他天生就缺乏手與腳。」

這種適應性的大腦皮質地圖可能從出生時就已形成,並非出生後才發生的破壞與重塑。布特費雪說:「這不是『重新組織』,而是『組織』當初便已如此(Its not re­or­ga­ni­za­tion, its or­ga­ni­za­tion)。」


  1. Meet An Artist with No Hands. The Scientist. Jun 1, 2016. Retrieved Aug 26, 2016. 

  2. Wordplay: Matthias Buchingers Drawings from the Collection of Ricky Jay.  

  3. Eric Altschuler (2016). Did cortical remapping lend artist a hand? Current Biology, 26(6), R228. 

  4. M. Cornelia Stoeckela, Rüdiger J. Seitza & Cathrin M. Buetefisch (2009). Congenitally altered motor experience alters somatotopic organization of human primary motor cortex. PNAS, 106(7), 2395–2400. doi: 10.1073/pnas.0803733106 

  5. Avital Hahamy, Stamatios N. Sotiropoulos, David Henderson Slater, Rafael Malach, Heidi Johansen-Berg & Tamar R. Makin (2015). Normalisation of brain connectivity through compensatory behaviour, despite congenital hand absence. eLife, 4, e04605. doi: 10.7554/eLife.04605 

編譯:黃子軒(意識物)

0 comments: