幻肢的神经病理现象学:从成因到治疗
作者: 陈巍 / 4226次阅读 时间: 2018年2月18日
来源: 同济大学学报(社会科学)2017年5期 标签: 幻肢 神经病理现象学 身体图式 身体意象 重新映射 镜像视觉反馈训练
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幻肢神经病理现象学:从成因到治疗
同济大学学报(社会科学)2017年5期
陈巍

摘要:幻肢症状有着难以还原的、丰富的第一人称体验。几个世纪以来,这些体验在临床现象学报告中被反复、系统地描绘,并为哲学家反思身体的本体论与认识论问题提供了素材。我们试图提供一种神经病理现象学的框架,利用临床现象学案例、梅洛庞蒂的知觉现象学思想与新近神经科学证据之间的互惠约束,揭示幻肢患者的身体与正常人一样,并非仅仅是现象学意义上的躯体,而是活生生的身体。幻肢现象在神经病学上被归因为躯体感觉皮层的重组或重新映射后的知觉产物。习得的瘫痪幻肢的成因与身体意象的可塑性有关,而幻肢症状中本体感觉损伤则与身体图式的扭曲有关。基于这种框架开发的镜像视觉反馈训练在治疗幻肢痛方面产生了较好的效果。

关键词:幻肢;神经病理现象学;身体图式;身体意象;重新映射;镜像视觉反馈训练

中国分类图:B089;R749 文献标识码:A 文章编号:1009-3060(2017)05-0010-08

一、 “具身幽灵”般的第一人称幻肢体验

早在16世纪,法国外科医生巴雷(A. Paré)在给外伤患者进行截肢手术并为他们设计假肢时意外地发现,许多患者报告他们仍能感觉到失去的肢体(包括手臂、小腿)。巴雷第一次对这种令人困惑的现象进行了描述:“诚然,这是如此奇异与有趣的事实,这一事实令人难以置信。除非人们能够亲眼看到并亲耳听到,患者在被截掉小腿几个月之后依旧痛苦地抱怨那种难以忍受的疼痛,而这种疼痛感来自于那个已被截掉的腿上。”①在随后的几个世纪中,有关幻觉的民间传说也不断出现。英国海军元帅纳尔逊(L. Nelson)在进攻圣克鲁斯德特内里费(Santa Cruz de Tenerife)的战斗中失去了右臂。从此,他体验到了来自已经不在的右臂的强烈疼痛(包括手指紧紧嵌入右掌的痛觉)。这种幽灵般的感觉促使他宣称由此产生的感觉是“灵魂存在的直接证据”②。随后,美国著名神经外科医生米切尔(S. Mitchell)于1872年正式将这种现象命名为“幻肢”(phantom limbs),由此产生的疼痛感被称为“幻肢痛”(phantom limb pains)。③幻肢现象甚至引起了美国心理学之父詹姆斯(W. James)的关注:“许多人在失去肢体的情况下似乎依旧能感觉到这些肢体还在老位置上。这种幻觉是众所周知的,并且可供研究的案例是如此众多。奇怪的是,尚未出现系统化的研究来探索这一早应揭示的现象。”④

幻肢看似是一种奇怪的现象,但事实上98%的截肢患者在经历截肢手术、神经撕脱术(nerve avulsion)以及脊椎损伤后都会知觉到这种现象。其中,又有大约80%的截肢患者会体验到幻肢痛。⑤幻肢

痛的特征包括:(1)灼烧感、麻刺感或悸痛;(2)绞痛或挤压痛;(3)震痛或刺痛。Richard A. Sherman, “What Do We Really Know About Phantom Limb,” Pain Reviews, 1994, 1(3), pp. 261274.幻肢知觉的持续时间因人而异,幻肢感会在失去肢体的几天、几个月、几年甚至十几年后一直持续,直至其完全消失。Vilayanur S. Ramachandran, The Tell-Tale Brain: A Neuroscientists Quest for What Makes Us Human, New York: W. W. Norton & Company, 2011, pp. 206208.

最常见的有关幻肢感的报道是关于手臂、腿部或者手臂、腿部中的其他部位(如手掌、脚趾)的截肢。然而,另有许多研究发现,幻肢感也可出现在已被切除的身体的其他部位。例如,乳房、阴茎或睾丸、眼球、牙齿、膀胱与直肠。Carolien M Kooijman, et al., “Geertzen Phantom Pain and Phantom Sensations in Upper Limb Amputees: An Epidemiological Study,” Pain, 2000, 87(1), pp. 3341.然而,上述幻肢感存在一些显著的共性:(1)几乎所有由幻肢产生的疼痛感均与手术前那些身体部位或内脏本身产生的疼痛感非常相似。比如,在经历子宫切除术(hysterectomy)后患者产生的幻子宫痛与手术前患者原有的痛经感觉极其类似。(2)几乎所有的幻肢感都可以在功能性感觉(functional sensations)层面上加以描绘。例如,患者会在经历阴茎切除术后依旧感觉到来自原有器官的排尿感与勃起感。此外,患者总是将幻肢感知为占据着虚拟的身体空间(veridical body space),如具有特定的尺寸、形状与姿势。并且,截肢患者会将幻肢知觉为是完全瘫痪的,或处于其意志控制之下,又或可具有自发或反射性的活动。幻肢一般被描述成处于一种“习惯性”的位置和姿势(例如,前臂旋前肌活动使得肘部部分地弯曲)或处于一种与截肢前肢体所处的姿势相似的姿势。Vilayanur S. Ramachandran, and Sandra Blakeslee, Phantoms in the Brain: Probing the Mysteries of the Human Mind, New York: Morrow & Co. 1998, p. 112.此外,截肢患者的幻肢姿势出现自发的变化也非常普遍。例如,有研究案例指出,幻肢感倾向于“正确地配合残肢的移动”。W. R. Henderson, and G. E. Smyth, “Phantom Limbs,” Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, 1948, 11(2), pp. 88112.當然,在很多情况下,幻肢被感知成被固定在一个位置上无法动弹。63%的患者感觉到当他们移动身体其他部位时那个已经截除了肢体依旧位于原来的位置上。Inui Nobuyuki, Systematic Changes in Body Image Following Formation of Phantom Limbs, Singapore: Springer, 2016, pp. 9293.这种“具身幽灵”(embodied ghosts)般的体验也为哲学家反思身体的本体论与认识论问题提供了素材。Cassandra S. Crawford, Phantom Limb: Amputation, Embodiment, and Prosthetic Technology, New York: NYU Press, 2014, p. 7.endprint

二、 两种人称方法论视角下幻肢成因释谜及其互惠约束

幻肢症状让神经病学家、哲学家、心理学家与临床医生着迷之处在于:当站在第三人称视角来观察该症状时,其呈现出的是一系列特殊的行为与神经现象;而当站在第一人称视角来观察一个有意识的系统时,其呈现出的是一系列特殊的主观体验。如何有效整合这两种视角以探究幻肢體验及其成因呢?我们需要考虑一种“神经病理现象学”(neuropathological phenomenology)的方法论框架,将“体验结构的现象学解释与它们在认知科学中的对应部分通过互惠约束而彼此关联在一起”Francisco J. Varela, “Neurophenomenology: A Methodological Remedy to the Hard Problem,” Journal of Consciousness Studies, 1996, 3(4), pp. 330350. 在本文中,我参考了智利神经科学家、生物学家瓦雷拉(F. Varela)提出的“神经现象学”(Neurophenomenology)方法论,但冠以“神经病理现象学”之名,以区别其于“现象学精神病学”(phenomenological psychopathology)。与前者相比,旨在强调将其用于神经病学中某些病症在心理、行为层面鲜活的临床异质性(clinical heterogeneity)的探索。较之后者,更突出来自非侵入性的脑与神经成像研究证据(而非仅仅依赖于传统的神经病学证据)对于现象学分析的价值。我们在更宽泛意义上使用“现象学”一词,囊括了临床现象学、胡塞尔传统的现象学以及当代自然化的现象学路径。。

1. 幻肢产生的第三人称脑与神经机制迷雾

一直以来,在幻肢成因解释方面占据主导地位的是神经激惹理论(nerve irritation theory)。该理论认为,残肢的神经因无法继续生长而形成神经瘤(neuromas)。神经瘤中的神经会磨损并缠绕在一起而产生炎症,这使得其比较容易受到刺激。由神经瘤产生的杂乱信号传递到大脑,使得大脑误认为失去的肢体依旧存在。随后,麦扎卡(R. Melzack)提出了幻肢知觉的神经矩阵理论(neuromatrix theory of phantom limb perception)。该理论认为,对身体与自我的有意识的知觉主要是由大脑内部的活动模式或神经信号(neurosignatures)产生的。这种模式或信号是由知觉输入所触发或调解的。以疼痛知觉为例,它是由一个特殊的、广泛分布式存在的身体自我神经矩阵(body-self neuromatrix)信号输出的产物,而不是对躯体组织受损或发炎等刺激的直接反应,外界刺激仅仅起到“触发”与疼痛有关的神经矩阵的作用。因此,人们经常会在没有物理刺激的情况下感知到疼痛是由于在这些情况下他们经历的疼痛全部来自相关的身体自我神经矩阵。该矩阵主要由躯体感觉系统、边缘系统与丘脑系统组成。Ronald Melzack, “Phantom Limbs and the Concept of a Neuromatrix,” Trends in Neurosciences, 1990, 13(3), pp. 8892.然而,尽管上述理论看似揭示了幻肢感以及幻肢痛产生的原因,但是基于上述理论研发的治疗措施并不能有效根治幻肢痛。

就在同一时期,有关大脑皮层躯体定位映射的研究为神经科学家解释幻肢产生之谜提供了新的证据。旁斯(T. Pons)等的研究尝试了解大脑皮层躯体定位的映射是否会因为传入神经阻滞(deafferentation)而改变。实验的对象是接受背根神经切除术(dorsal rhizotomy)11年后的猴子。这种手术切断了感觉刺激与皮层躯体定位映射中的手部区域之间的神经信号传输。他们对这些猴子实施全身麻醉,然后用单细胞神经记录法记录其感觉区域内神经元的活动。由于这11年来,猴子的手臂没有任何神经信号输入到大脑躯体定位映射中的手部区域,因此,当研究者刺激猴子手部时,负责手部区域的脑区中的神经元不会被激活。实验结果如实地证明了这一点。然而,该研究意外发现,当研究者刺激猴子的脸部时,除了负责脸部区域的脑区中的神经元被激活之外,负责手部区域的脑区中的神经元也被激活了。Tim P. Pons, et al., “Massive Cortical Reorganization After Sensory Deafferentation in Adult Macaques,” Science, 1991, 252(5014), pp. 18571860.因此,该项研究有力地证明了皮层躯体定位的映射可以被改变。

2. 来自临床现象学第一人称报告的启示

旁斯等的工作引起了有着“当代布洛卡”诺贝尔医学或生理学奖获得者神经科学家埃里克·坎德尔(Eric R. Kandel)语。与“神经科学界的马可·波罗”著名进化生物学家理查德·道金斯(Richard Dawkins)语。之誉的美籍印度裔神经病理学家拉马钱德兰(V. Ramachandran)的高度关注。拉马钱德兰通过对大量病例的临床分析与实验研究,认为幻肢现象的产生是传入神经阻滞(deafferentation)后皮层躯体定位的映射(cortical somatotopic map)变化的直接产物,他将这种观点称为“重新映射假说”(the remapping hypothesis)。Vilayanur S. Ramachandran, “Behavioral and Magnetoencephalographic Correlates of Plasticity in the Adult Human Brain,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 1993, 90(22), pp. 1041310420.Vilayanur S. Ramachandran, “Consciousness and Body Image: Lessons From Phantom Limbs, Capgras Syndrome and Pain Asymbolia,” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 1998, 353(1377), pp. 18511859.既然如此,当研究者刺激猴子脸部时,它是否会觉得感觉不仅来自脸部,也来自瘫痪的手臂呢?显然,猴子无法开口说话,也就无法为上述设想提供精确的第一人称描述。因此,拉马钱德兰等以一位名叫汤姆·索伦森(Tom Sorenson)的幻手患者为被试开展了一个临床现象学(clinical phenomenology)现象学提供的分析框架可以为临床医生理解患者病态的主体性提供更精细的理解,而不受限于一种预先确定、固化的疾病诊断模式。完全依赖标准化的方法(例如症状评定量表和结构化访谈)会导致医生按照标准将患者的症状对号入座,而忽视标准之外与症状相关的信息。这种临床现象学取向在神经与精神疾病成因的假设形成、解释上具有不可替代的有效性。参见Giovanni Stanghellini, “Clinical Phenomenology: A Method for Care?” Philosophy Psychiatry & Psychology, 2011, 8(1), pp. 2529.实验。该患者在十年前失去左臂,并一直伴随有幻手感。具体实验程序如下。首先,研究者为被试带上眼罩,以避免其看到研究者在身体的什么部位给予刺激。随后,研究者用一根普通的棉签开始接触被试身上的各个部位,并同时询问被试正在被接触的是自己身体的哪个部位。例如,研究者刺激被试的背部时询问:“你感觉到了什么?”被试回答:“你在触摸我的背部。” 研究者陆续用棉签触摸被试身体的其他部位(包括胸部、右肩、脚部等),但被试的感觉都只产生于被触摸的部位。但是,当研究者刺激被试脸部时,研究者提问:“你感觉到了什么?”被试回答:“你在触摸我的脸部。”研究者继续追问:“你还感觉到了什么?”被试回答:“这很奇怪,你在触摸我失去的大拇指,我的幻拇指。”接着,研究者把棉签移动到他的上唇,并继续询问:“这里的感觉如何?”被试回答:“你在触摸我的上唇与我的幻食指。”研究者追问:“你真的确定吗?”被试回答:“我能感觉到它来自两个部位。”随后,研究者再次触摸被试的下颚,并询问:“你感觉到了什么?”被试回答:“那是我的幻小指。”③Vilayanur S. Ramachandran, et al., “Perceptual Correlates of Massive Cortical Reorganization,” Science, 1992, 258(5085), pp. 11591160.endprint

这个现象学实验初步证明幻肢患者的脸部分布着一个幻指引起感觉的身体表面(body surface)图。此外,拉马钱德兰等还发现在被试的左上臂部位也分布了一个类似的身体表面图。这些在身体其他部位上能够通过刺激而引发幻肢感的区域也被称为幻肢的“触发区域”(trigger zones),这些区域主要位于截肢部位的同侧。与之相对应,由刺激触发区域诱发的对应幻肢部位的感觉称为“关联感觉”(referred sensation)。问题在于,为什么会有两个“触发区域”呢?拉马钱德兰认为这是因为按照皮层躯体定位的映射分布,手区正好位于脸区下方以及上臂与肩膀区域的上方。这意味着,实验中患者左手臂的截肢使得来自手部的神经信号丧失了,而来自脸区以及上臂与肩膀区域的神经信号“侵入”到手区。③

为了进一步证实上述假设,拉马钱德兰等对4名幻肢患者实施了同样的测试,并同时使用脑磁图(MEG)技术与三维表面重建磁共振(3D surface rendered MRI)技术扫描其相应的大脑活动。研究发现,幻肢患者的皮层躯体定位的映射分布均发生了较大的改变。基于上述研究,拉马钱德兰与布拉克斯莉(S. Blakeslee)指出,传统研究之所以建议使用背根神经切除术或脊椎索切开术(cordotomy)来阻止感觉信息输入大脑,从而消除或缓解一般的幻肢感与幻肢痛的幻肢感的产生,是因为有理论认为幻肢感来源于截肢残端。上述手术有时有效,但在很多情况下是无效的,或者暂时消除了幻肢痛,但一段时间后又会出现。然而,他们的研究证明幻肢感根本就不存在于截肢残端及其神经信号的输入过程,而是由身体“触发区”的刺激所诱发的。例如,在索伦森的病例中,由于其在日常生活中做出面部表情或活动(诸如笑、眨眼等)時所产生的神经信号传递到大脑的手区,促使其大脑出现了重新映射,从而使得其产生一种幻觉,认为已经截肢的左手还在。

然而,上述论点还无法解释以下令人困惑的问题:为什么有些幻肢是可以正常运动的,而有些幻肢是无法动弹的?这种幻肢运动的感觉究竟来自哪里?以及最为重要的幻肢痛是如何产生的?为此,拉马钱德兰又展开了一系列的研究。首先,他们收集了大量幻肢患者的第一人称报告,他发现约有1/3患者的幻肢无法动弹。比如,一名叫艾琳(Irene)的患者描述道:“我的手臂就像被水泥包裹起来一样”Vilayanur S. Ramachandran, and Sandra Blakeslee, Phantoms in the Brain: Probing the Mysteries of the Human Mind, New York: Morrow & Co. 1998, p. 36.,且她还能形象地用正常的手臂来模仿其幻肢所处的姿势。

一般而言,任何动作的执行都涉及小脑与顶叶、前运动皮层(premotor cortex)、初级运动皮层(primary motor cortex)和辅助运动区(supplementary motor area)的联合活动。小脑与顶叶控制简单的活动,如动动手指或眨眼;前运动皮层、初级运动皮层和辅助运动区控制相对复杂的动作,如挥手说再见或顺时针转动眼球。辅助运动区还负责将运动指令(motor command)传达给初级运动皮层,再由该区通过脊椎传达到身体对侧的肌肉,产生挥手说再见的动作。与此同时,辅助运动区也会将打算做的动作的运动指令以传出副本(efference copy)的形式传达到顶叶与小脑以及前运动皮层。随后,运动指令到达肌肉后,形成一个反馈回路(feedback loop)。肌肉、皮肤、关节与视觉系统会将指令正确完成的运动信号经过脊椎传输到小脑与顶叶。后两者监控打算做的动作与实际做的动作之间是否匹配,如果察觉到预期的与真实的动作感觉效果之间出现不匹配时,前运动皮层负责为迅速矫正的运动调整做好准备。

对于大部分幻肢患者而言,早在他们经历截肢手术之前,那些需要切除的肢体往往因为外周神经损伤(peripheral nerve injury)外周神经损伤主要指外力作用导致外周神经丛、神经干或其分支发生损伤,主要临床表现为神经麻痹、肢体瘫痪。或者是用吊带、石膏的固定而出现过一段时间的真实瘫痪(real paralysis)Vilayanur S. Ramachandran, The Tell-Tale Brain: A Neuroscientists Quest for What Makes Us Human, New York: W. W. Norton & Company, 2011, pp.112114.。因此,很多患者受伤的肢体实际上于截肢前往往在几个月之内虽保持完整但却处于瘫痪状态。在这个过程中,大脑运动系统照常传达运动指令,但是顶叶中的感觉皮层却总是收到来自肌肉、皮肤、关节与视觉系统的消极反馈信号。这些信号表明手臂并没有运动。经过多次学习之后,负责运动指令神经元与负责感觉反馈的神经元之间的突触联结会变得越来越弱,最终使得患者产生一种“习得瘫痪”(learned paralysis)大量研究证实经验会通过强化与弱化负责联结神经元的突触来重塑大脑。这种重塑过程被认为是一种学习。例如,当大脑“看到”事件B总是跟随事件A出现,代表A事件的神经元与代表B事件的神经元之间的突触就会增强。而如果事件A与B之间不再表现出任何明显的关系,那么代表A与B的神经元将停止它们之间的相互联结以反映这一新的事实。此即著名的“赫布法则”(Hebbs rule)。。

三、 身体意象与身体图式:幻肢的神经病理现象学分析

现象学家梅洛庞蒂(M. Merleau-Ponty)认为,幻肢既不能由纯粹的生理学解释加以说明,也不能由纯粹的心理学解释予以说明。在某些病例中,切断通向大脑的感觉传导神经的确能消除幻肢现象,这说明幻肢现象确实有生理学的基质。但是,在很多情况下,幻肢能够恢复病人的个人经历、回忆或愿望。例如,幻肢通常处在当真实肢体被截去时所占据的同一个位置上。甚至有患者声称在幻肢中感觉出炸断其真实肢体的弹片。因此,“幻肢不是一种客观因果关系的简单结果,更不是一种我思活动”[法]莫里斯·梅洛庞蒂:《知觉现象学》,姜志辉译,北京:商务印书馆,2005年,第111页。。例如,有些幻肢患者会无视肢体的残缺,他们像看重真实肢体一样看重幻肢,并试图用他的幻腿走路,即使摔跤也不气馁。此外,他们还详细地描述幻腿的特点,比如其特殊的运动技能。他会将幻腿当作真实的肢体是因为他们同正常人一样(如走路时就不必对自己的身体有清晰的、明确的知觉),是因为他只需把幻腿当作一种“可受其支配”的能力,并认定其含糊地附在他们的幻腿就可以了。按照这种理解,幻肢之所以能够产生自由活动的现象是因为幻肢患者的身体与正常人一样,并非仅仅是物理身体或躯体(Krper),而是现象学意义上活生生的身体(Leib)。Charles T. Wolfe, Materialism: A Historico-Philosophical Introduction, Heidelberg: Springer, 2015, pp. 111112.这种身体蕴含了“心智肢体”(mind-limb)。进一步地,幻肢的临床表现与成因可以在身体意象(body schema)与身体图式(body image)这对概念中得到比较系统的阐释。endprint

1. 身体意象的可塑性与习得的瘫痪幻肢的成因

身体意象是指一种“对自己身体的意识性觉察”Shaun Gallagher, “Body Image and Body Schema: A Conceptual Clarification,” Journal of Mind and Behavior, 1986, 7(4), pp. 541554.。换言之,“身体意象是意识的一种自觉性内容,它包括附属于我们身体的知觉系统、态度和信念”Shaun Gallagher, “Dimensions of Embodiment: Body Image and Body Schema in Medical Contexts,” S. Kay Toombs ed., Handbook in the Philosophy of Medicine, Vol. 1: Phenomenology and Medicine, Dordrecht: Kluwer Academic, 2001, pp. 147175.。身体意象的概念和情感方面向我们传达了主体对自己身体的知觉。同时,主体关于自己身体的观念和态度会对我们理解自己以及理解他人身体的方式产生影响。在日常生活中,当我们反思自己的身体时,身体意象发挥了关键作用。这种作用通过如下三个方面得以在意识经验中显现,即:知觉性、情绪性与概念性。例如,当我取杯子时,如果我想到了胳膊,我思考的内容就其本身而言是对自己身体意象的一种反映。我反思身体时意识中所呈现的内容就是我身体意象的一部分——我活动胳膊时它体验到的感觉(知觉性方面),我看到自己的胳膊时产生的积极或消极情感(情绪性方面),或者我对于自己胳膊生理结构的了解(概念性方面)。当然,因为感觉通道之间彼此交织,所以身体意象的这三个方面仅仅是一种对个体身体经验的人为理论性区分。

拉马钱德兰认为,身体意象是有活力的、内在构成的经验组合,是与我们身体在时间与空间中有关的内在意象和记忆。为了在任何时间都能创造与维系身体意象,大脑需要动用一系列的神经活动。Vilayanur S. Ramachandran, “Consciousness and Body Image: Lessons From Phantom Limbs, Capgras Syndrome and Pain Asymbolia,” Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 1998, 353(1377), pp. 18511859.虽然,身体意象一直被认为是后天在与环境的交互作用中不断发展的,但很多研究者认为成年人的身体意象是相对稳定的,并且在我们的认知活动过程中发挥着重要作用。异常的身体意象往往是与某些躯体障碍或神经精神疾病有着某种程度的联系。张静、陈巍:《身体意象可塑吗?——同步性和距离参照系对身体拥有感的影响》,载《心理学报》,2016年第8期,第933页。这些病症包括:神经性厌食症(anorexia nervosa, AN)、异己手综合征(alien hand syndrome, AHS)、假肢妄想症(somatoparaphrenia)以及身体整合意象障碍(body integrity image disorder, BIID)等。可参阅Melita J. Giummarra, et al., “Mechanisms Underlying Embodiment, Disembodiment and Loss of Embodiment,” Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 2008, 32(1), pp. 143160.

然而,身体意象的可塑性也已经得到了大量经验证据的支持。其中,最具影响力的证据来自拉克内(J. Lackner)报告的“匹诺曹错觉”(Pinocchio illusion)。在静止状态的肌肉上进行振动会产生一种错觉,即肌肉拉伸开了。例如,用80赫兹的振动作用在蒙上眼睛的被试手臂的肱三头肌上,会让被试感觉到自己的手臂从肘部延伸出去了。当被试将一个振动器置于她手臂的肱三头肌处,同时用那只手臂的手捏住他自己的鼻子,就会产生“匹诺曹错觉”。被试会在感觉到自己的手臂延伸出去的同时感觉自己的鼻子也与之一起延伸出去了。H. Branch Coslett, “Body Representations: Updating a Classic Concept,” Anjan Chatterjee and H. Branch Coslett ed., The Roots of Cognitive Neuroscience: Behavioral Neurology and Neuropsychology, New York, NY: Oxford University Press, 2014, pp. 221236.這是因为振动器在肱三头肌处刺激肌梭,它通常是由肌肉的拉伸刺激的,这会产生一种肌肉运动知觉的错觉,即手臂从脸上移开。但是,因为那只手的手指继续给捏着的鼻子以触觉感觉,被试就会感觉到她的鼻子离开她的脸,从而令人惊讶地变长。该错觉证明了对手臂表面位置的操纵会影响对鼻子长短的感知。这需要一种对可塑且实时更新的身体进行表征。

身体意象的可塑性解释了瘫痪幻肢的成因。在临床上,这类幻肢往往还伴随恼人的幻肢疼。拉马钱德兰等假设,这类幻肢患者往往在截肢前手臂经受过一个真实瘫痪期,这种学习使得大脑产生的重新映射不仅改变了身体意象而且由于其本身是一种病态的、异常的神经活动,会导致负责触觉的神经通路与负责痛觉的神经通路之间发生混乱。这符合来自临床观察的发现,例如,触摸许多幻臂患者的脸部或上肢会导致其出现强烈的幻肢痛。鉴于临床上幻肢痛往往是伴随“瘫痪的幻肢”出现的症状。患者会感觉到其幻肢处于一种扭曲的、极其痛苦的姿势上,从而产生严重的幻肢痛。endprint

2. 身体图式扭曲与幻肢症状中的本体感觉损伤

幻肢患者一般伴随着感觉丧失或忽视、感觉回馈缺失以及手臂共济失调(ataxia)等心理行为失常现象,这主要是由身体图式扭曲诱发的本体感觉错乱(proprioceptive impairment)造成的。T. Bundick, and M. Spinella, “Subjective Experience, Involuntary Movement, and Posterior Alien Hand Syndrome,” Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 2000, 68(2), pp. 83-85.Benjamin Kloesel, et al., “Sequelae of a Left-Sided Parietal Stroke: Posterior Alien Hand Syndrome,” Neurocase, 2010, 16(6), pp. 488-493.身体图式是一种知觉运动系统能力,它通过对身体姿势和身体运动无意识的調适,使得外部世界中许多有意义的部分被整合进我们的经验中。在日常情况下,人们比较容易注意到身体意象而忽视身体图式,但是这种对身体图式的忽视恰恰表明了其存在的意义。身体图式的作用体现在它使得身体运动和姿势调适成为可能,而且身体图式的运作几乎是自动的、不需要意识的控制。梅洛庞蒂在《知觉现象学》中就已经对身体图式有过生动的现象学描述。他指出,身体图式为我们身体各部分的位置及其关联提供了一种内隐知识。“如果我的手臂搁在桌子上,我不会想到说我的手臂在烟灰缸旁边,就像烟灰缸在电话机旁边。”④⑤[法]莫里斯·梅洛庞蒂:《知觉现象学》,姜志辉译,北京:商务印书馆,2005年,第135页、第138页、第135页。身体图式有时又被梅洛庞蒂称为“处境的空间性”(situational spaciality)。他对此有过精彩的阐述:“如果我站在我的写字台前,用双手倚靠在写字台上,那么只有我的双手在用力,我的整个身体如同彗星的尾巴托在我的双手后面。这不是因为我不知道我的肩膀或腰部的位置,而是因为它们的位置包含在我的双手的位置中。可以说,我的整个姿态表现在我的双手对桌子的支撑中。如果我站着,手中紧握烟斗,那么我的手的位置不是根据我的手与我的前臂、我的前臂与我的胳膊、我的胳膊与我的躯干、我的躯干与地面形成的角度推断出来的。我以一种绝对能力指导我的烟斗的位置,并由此指导我的手的位置、我的身体的位置,就像在荒野中的原始人每时每刻都能一下子确定方位,根本不需要回忆和计算走过的路程和偏离出发点的角度。”④因此,身体图式的意义在于“我在一种共有中拥有我的整个身体。我通过身体图式得知我的每个肢体的位置,因为我的全部肢体都包含在我的身体图式中”⑤。于是,借助身体图式,我们也了解到我们的身体可能进行哪些运动。按照梅洛庞蒂的看法,幻肢与幻肢痛表达了一种对于缺损的拒斥,因为具身的自我无法通过碎片或失落的完整性来生活。作为“在世之在”的主体拒绝偏见,并借助否认来维护具身的完整性。身体图式的功能是“保持一个空虚的场域来安置主体的历史”Charles T. Wolfe, Materialism: A Historico-Philosophical Introduction, Heidelberg: Springer, 2015, pp. 111112.。

处境的空间性意味着身体图式提供了与空间系统相关联的感觉输入的在线表征,空间系统允许我们使用相关的身体表面和近体空间(peripersonal space)来定位刺激。新近的神经病理学证据支持了这种现象学的主张。例如,研究者报告了一个罹患左侧颞顶枕联结梗塞的老妇人,她无法推断一种身体表面的表征。尽管她能够非常可靠地觉察到触觉刺激传递到了自己身体的某个位置,但是她无法在自己身体上定位该刺激。例如,当她连续两次触摸其身体并要求判断被触摸的身体部位是否相同时,她的表现并没有受到被触摸部位之间差异的影响(如大腿相对于前臂),而是完全受到被触摸的部位之间距离的影响。与之相比,正常的对照组被试显示出对身体部位之间差异的敏感性。对于上述患者来说,如果第一次触摸的是她的大腿,而第二次触摸的是她的前臂,较之连续两次都触摸她的大腿,她更有可能报告前一种情况下触摸的是同一部位。此外,令人惊诧的是,当她闭上双眼,并由实验者触摸其身体表面时,她在指认触摸定位时的表现竟然受到她进行测验时所处的房间大小与熟悉程度的显著影响。当施测环境是她自己那间狭小的、熟悉的卧室时,她的表现远远好于在一间宽敞且相对陌生的卧室中的表现。这些证据暗示了她可能使用到了相对保留下来的空间表征从而代偿其身体表面表征的混乱。H. Branch Coslett, “Body Representations: Updating a Classic Concept,” Anjan Chatterjee, and H. Branch Coslett ed., The Roots of Cognitive Neuroscience: Behavioral Neurology and Neuropsychology, New York: Oxford University Press, 2014, pp. 221236.

在当代认知科学背景下,现象学家加拉格尔(S. Gallagher)指出:“身体图式是一种自动的程序系统,能够持续控制姿态和动作——一种感觉运动能力的系统以及无需知觉监控而得以运作的现状。”Shaun Gallagher, “Dimensions of Embodiment: Body Image and Body Schema in Medical Contexts,” S. Kay Toombs ed., Handbook in the Philosophy of Medicine, Vol. 1: Phenomenology and Medicine, Dordrecht: Kluwer Academic, 2001, pp. 147175.比如,当我们保持平衡、摆出姿势、坐在椅子上、转圈以及我们取咖啡杯时,身体图式确保我们的身体具有这种无意识自动能力。与之相对,在上述例子中,我对胳膊的想象反映了我的身体意象,但身体图式仍然在意识临界点之下运行,而且也不能达到临界点之上进入到意识层面。因此,“身体图式是身体的无意识表现……在这种表现中,身体在其与环境的关系中获得了一种特定的组织或类型……身体动态地组织其自身空间,从而摆出某种姿态或把自己置于环境中”Shaun Gallagher, “Body Image and Body Schema: A Conceptual Clarification,” Journal of Mind and Behavior, 1986, 7(4), 541554.。认知神经科学对身体图式的深入探索发现,感觉运动皮层是身体图式系统的组成部分。身体图式源自躯体感觉、视觉、触觉与前庭觉输入,并经由顶叶皮层以及其他更多分布式的皮层网络中产生。顶叶皮层的功能是用以更新和整合与身体部分和位置的大小、长度以及关节运动等有关的真实的、可预测的(传出副本)感觉反馈。当错误产生时,传出副本传达到前运动皮层以驱动对运动的校正。因此,身体图式的变化可能与顶叶皮层和前运动皮层一起发生。Inui Nobuyuki, Systematic Changes in Body Image Following Formation of Phantom Limbs, Singapore: Springer, 2016, p. 2.endprint

四、 基于神經病理现象学还原的幻肢痛镜像治疗

拉马钱德兰等认为,运动指令的输出与来自截肢部位的视觉反馈之间的失匹配是导致幻肢痛的根本原因。Vilayanur S. Ramachandran, and Diane Rogers-Ramachandran, “Synaesthesia in Phantom Limbs Induced With Mirrors,” Proceedings of the Royal Society: Biological Sciences, 1996, 263(1369), 377386.Vilayanur S. Ramachandran, and Eric L. Altschuler, “The Use of Visual Feedback, in Particular, Mirror Visual Feedback, in Restoring Brain Function,” Brain, 2009, 132(7), pp. 16931710.上述假设得到一些患者的明确支持:“只要我能移动我的幻肢,也许就能帮助我减弱幻肢痛。”Vilayanur S. Ramachandran, The Tell-Tale Brain: A Neuroscientists Quest for What Makes Us Human, New York: W. W. Norton & Company, 2011, p. 57.上述第一人称报告直接启发了拉马钱德兰治疗幻肢痛的设想。结合瘫痪的幻肢的习得过程,拉马钱德兰假设,是否可以通过虚拟现实(virtual reality)来制造视觉上的幻象,让患者“看到”其幻肢的存在以及真实活动,从而使负责运动指令神经元与负责感觉反馈的神经元之间的突触联结重新增强。通过多次练习,患者也许能重新摆脱改变后的身体意象,将幻肢从扭曲的、异常的姿势中解放出来,最终有效地缓解其幻肢痛。

为此,拉马钱德兰设计了一个极其巧妙的镜箱(mirror box)来实现这种虚拟现实。这种镜箱是一个普通的木箱或纸箱,正上方的一面敞开,里面垂直放置了一面2×2 英尺的镜子。箱子的一个侧面开出两个入口,可以让幻臂患者的真实手臂与幻肢分别从这两个入口中伸进去。比如,真实手臂(右手)伸进右侧入口,幻臂(左手)伸进左侧入口。因为镜子放在中间,所以患者的真实手臂在镜子右侧,而幻肢在镜子左侧。随后,研究者要求患者一边看镜子里自己的真实手臂的反射,一边调整位置,直至这种反射在视觉上与幻臂的位置重合在一起。借助这种幻觉,患者的幻臂好像又复活了,他能同时看到两只手的幻象。如果他向双手传达做对称运动的运动指令(比如指挥乐队或拍手),那么他就能获得他的手服从其运动指令的视觉印象(visual impression)。Vilayanur S. Ramachandran, and Eric L. Altschuler, “The Use of Visual Feedback, in Particular, Mirror Visual Feedback, in Restoring Brain Function,” Brain, 2009, 132(7), pp. 16931710.

使用这种方法,拉马钱德兰等对多位幻肢患者进行了治疗。其中,最为著名的案例来自对一位名为罗伯特·汤森(Robert Townsend)的幻肢患者。该患者因癌症截掉了左臂肘部以上部分。在经历截肢手术7个月后,他出现了严重的幻肢痛。其典型症状是幻手不受控制的紧握拳头直至产生剧烈的痉挛痛。他描述道:“就像幻手的指甲深深嵌进幻手中,这种疼痛让人无法忍受。”他尝试用各种方法张开他的幻手以减轻上述疼痛感,但均没有任何效果。拉马钱德兰等指导患者按照上述步骤将真实手与幻手同时放入镜箱内,并观察镜子中真实手的位置,使其与幻手重合。然后,研究者要求患者的“双手”同时做对称动作。比如,真实手先紧握拳头,然后张开,同时观察幻手是否也会张开。研究结果显示,该患者感觉到幻手真的张开了,随后,疼痛感也明显减轻并最终消失了。当然,几个小时后这种幻肢痛又会再次出现。研究者让患者将镜箱带回家,每当出现这种幻肢痛时便进行练习,经过几个月的练习后,这种幻肢痛彻底消失了。Vilayanur S. Ramachandran, and Sandra Blakeslee, Phantoms in the Brain: Probing the Mysteries of the Human Mind, New York: Morrow & Co. 1998, pp. 4142.

为了进一步证实幻肢痛源自运动指令的输出与来自截肢部位的视觉反馈之间的失匹配,拉马钱德兰等在实验过程中要求被试在闭上双眼的情况下,“双手”执行同样的对称动作,结果发现患者在这种情况下不会感觉到幻手的张开,幻肢痛也不会减轻或消失。此外,为了排除安慰剂效应等干扰变量对研究的影响,他们还设置了对照情境,即在患者产生幻肢痛时,对其真实手臂进行电刺激,并提前告知这种方法可以消除幻肢痛。但研究证明,患者报告这种方法无效。这就证明视觉反馈与运动指令之间的匹配才是使瘫痪幻肢患者重新活动其幻肢并使其幻肢痛减轻的原因。这种治疗幻肢的方法也被称为“镜像疗法”(mirror therapy)。Bigna Lenggenhager, “Phantom Limbs: Pain, Embodiment, and Scientific Advances in Integrative Therapies,” Wiley Interdisciplinary Reviews Cognitive Science, 2014, 5(2), pp. 221231.

镜像疗法或镜像视觉反馈(mirror visual feedback, MVF)之所以有效,其原因在于:当动作指令从初级运动皮层与辅助运动区传导到手部肌肉执行握拳动作时,手部的肌肉、皮肤与关节以及视觉系统会有神经信号传达到顶叶,通知大脑握拳动作已经正确执行,无需再进一步用力,否则会产生痛觉。然而,截肢患者在失去手臂后丧失了这种反馈机制,顶叶无法判断握拳行为是否正确执行,只能继续传达运动指令,从而导致握拳动作继续加强并最终使得疼痛加剧。镜箱的作用是帮助幻肢患者重新获得一种视觉系统的反馈,这种反馈回路会部分代替手部的肌肉、皮肤与关节的反馈功能,通知顶叶握拳动作已经正确执行,从而终止运动指令。经过多次联系,患者最终会重新习得运动指令的输出与来自截肢部位的视觉反馈之间的匹配,从而使其习得的瘫痪发生逆转并减轻其疼痛感。Dean H. Hommer, et al., “Advances in the Treatment of Phantom Limb Pain,” Current Physical Medicine & Rehabilitation Reports, 2014, 2(4), pp. 250254.endprint

近十余年来,镜像疗法在治疗后天截肢患者的各个部位瘫痪幻肢及其引发的幻肢痛方面得到了广泛应用。大量研究显示接受此类训练后幻肢体验能够被纠正,随附的痛觉体验会得到缓解。已有研究显示纯粹的运动想象(motor imagery)也可以起到类似的治疗效果。参见Melita J. Giummarra, et al., “Corporeal Awareness and Proprioceptive Sense of the Phantom,” British Journal of Psychology, 2010, 101(4), pp. 791808.甚至有研究发现, 先天患有海豹肢畸形症(phocomelus)的患者, 也可以通过镜像视觉反馈训练逐渐获得完整的幻手指体验。参见Pual D. McGeoch, and Vilayanur S. Ramachandran, “The Appearance of New Phantom Fingers Post-Amputation in a Phocomelus,” Neurocase, 2012, 18(2), pp. 9597. 这个案例再一次向我们显现了身体意象具有极强的可塑性。镜像疗法的有效性的假设也得到了神经成像研究的证实。布罗迪(E. Brodie)等的研究发现,当视觉与其他感觉信息(如触觉)之间出现冲突时,视觉信息具有主导性,因此,幻肢痛患者在经受镜像训练后减轻疼痛的机制是视觉反馈对大脑的皮层重组(cortical reorganization)。Eric E. Brodie, et al., “Increased Motor Control of a Phantom Leg in Humans Results From the Visual Feedback of a Virtual Leg,” Neuroscience Letters, 2007, 341(2), pp. 167169. 迪耶(M. Diers)等的研究选择14名单臂截肢患者(其中7名伴随有幻肢痛,7名没有幻肢痛症状)作为实验组,9名健康被试作为控制组,使用功能性磁共振成像(fMRI)技术对两组被试执行手臂镜像运动以及真实的执行运动时的大脑活动部位进行了扫描。实验结果发现:(1)三组被试在真实的执行运动与镜像运动时均激活了对侧的感觉运动区域;(2)幻肢痛的等级与镜像运动条件下对侧于镜子中所看到的手的初级躯体感觉皮层与初级运动皮层的激活程度之间呈显著的负相关。Martin Diers, et al., “Mirrored, Imagined and Executed Movements Differentially Activate Sensorimotor Cortex in Amputees With and Without Phantom Limb Pain,” Pain, 2010, 149(2), pp. 296304.這项研究首先证实了在执行镜像运动时,大脑并不是对真实的物理刺激进行表征,而是对由该刺激产生的知觉进行表征。其次,研究还证实了那些在执行手臂镜像运动过程中初级躯体感觉皮层与初级运动皮层的激活程度高的幻肢组被试的幻肢痛程度相对较低。

我们期待,现象学家古尔维奇(A. Gurwitsch)的断言——“对心理行为的电生理学的方法与现象学分析可以互惠地证实彼此”Jeff Yoshimi, “Field Theories of Mind and Brain,” Lester Embree ed., Gurwitschs Relevance for Cognitive Science, Dordrecht: Springer, 2004, p. 111.能早日实现,从而揭示幻肢体验的奥秘,并解除幻肢痛患者的疾苦。

Neuropathological Phenomenology of Phantom Limbs:

Causes and Treatments

CHEN Wei

Brain and Social Mind Laboratory, Shaoxing University, Shaoxing 312000, China

Phantom limbs, as cases of abnormal presence or absence of parts of our body, seem to be handy illustrations of an irreducible and vivacious first-person dimension of experience. Over the centuries, these experiences have been repeatedly and systematically described in clinical phenomenological reports. It is their curiousness that makes a uniquely productive ingress into epistemological and ontological questions about the body. By means of the reciprocal constraint of the clinical phenomenology cases, Merleau-Pontys phenomenology of perception and the recent neuroscience evidences, we attempt to provide a framework for neuropathological phenomenology. It reveals that the body of the phantom limb — not just the Krper (physical body) but the Leib (living body) - is the same as that of the normal person. The phantom limb is genetically attributed to the reorganized or remapped sensory product of the somatosensory cortex. The cause of learned paralysis of the phantom limb is related to the plasticity of the body image, and proprioceptive impairment in symptoms of the phantom limb syndrome is related to the distortion of the body schema. Based on this framework, mirror visual feedback (MVF) training for the treatment of phantom limbs provides a new approach.

phantom limbs;neuropathological phenomenology;body image;body schema;mirror visual feedback (MVF)endprint

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