PHINEAS GAGE: NIEZWYKŁY PRZYPADEK NEUROBIOLOGII

Kiedy stalowy pręt lotem błyskawicy przebijał jego czaszkę, wyrzucając zakrwawione kawałki mózgu kilkadziesiąt metrów dalej, wydawało się, że młody Phineas Gage przeminie z wiatrem jako ofiara nieszczęśliwego wypadku. Jednak cudem przeżył, a wspomnienie jego nazwiska jeży włosy na głowie po dziś dzień. Trudno powiedzieć, czy bardziej interesujące jest to, że w ogóle przeżył, czy to, jak strata części mózgu wpłynęła na jego osobowość.

WYPADEK

Dnia 13 września 1848 roku niedaleko Cavendish w stanie Vermont (USA) 25-letni Phineas P. Gage pracował jako brygadzista, przygotowując podłoże pod trasę kolejową dla „Rutland & Burlington Railroad” . Zadaniem jego ekipy było torowanie ścieżki przez skały z użyciem materiałów wybuchowych. Phineas Gage robił to już setki razy. Tym razem polecił swojemu asystentowi przysypać piaskiem proch w otworze strzałowym, skupiając swoją uwagę na rozmowie z innymi pracownikami. Następnie mylnie przekonany, że zrobiono, co trzeba zaczął ubijać proch. Tarcie żelaznego ubijaka o skały musiało spowodować iskrę, bo nieoczekiwanie doszło do wybuchu.

Wtedy to długi na 110 cm szpiczasty żelazny pręt do ubijania o średnicy 3,2 cm w najszerszym miejscu i wadze niecałych 6 kg jak pocisk przeszył głowę Gage’a masakrując jego mózg. Przeszedł przez lewy policzek tuż nad łukiem jarzmowym, za jego lewą gałką oczną, przebijając sklepienie czaszki pod lewą podstawną częścią przedomózgowia, dalej przez mózg, a następnie wyszedł z górnej i przedniej części czaszki w pobliżu szwu strzałkowego i zakrwawiony wraz z częściami mózgu znalazł się około 20 metrów dalej. Gage runął na plecy, doznając konwulsji kończyn.

LECZENIE

Nieszczęśnik (zależy jak na to spojrzeć) nie tylko przeżył makabryczny wypadek, ale odzyskał przytomność, wstał na własne nogi i przeszedł kilka metrów. Jego współpracownicy zawieźli go (oraz pozbierane fragmenty czaszki) do młodego miastowego lekarza dr Johna Martyna Harlowa. Ten usunął małe fragmenty kości z mózgu. Umieścił go na swoim miejscu, gdyż znacząco wystawał z czaszki, odsączył krew i umieścił większe fragmenty czaszki na swoim miejscu. Pozostawił jedynie otwór do drenażu. Sam Gage był przekonany, że za kilka dni wróci do pracy. Mówił, że właśnie dlatego nie chce widzieć swoich przyjaciół. Przez większość czasu pozostawał świadomy. Rozpoznawał rodzinę, pamiętał nazwiska współpracowników. Jego stan był zmienny. Czasami majaczył. Po 10 dniach ostatecznie utracił wzrok w lewym oku. Przez kilkanaście dni pozostawał w półśpiączce. Do rany wdało się zakażenie. Ranny Gage kolejny raz po wypadku miał sporo szczęścia, ponieważ dr Harlow należał do tych lekarzy, którzy potrafili usunąć guza ropnia spowodowanego infekcją bakteryjną. Od tego czasu stan pacjenta ulegał systematycznej poprawie, do tego stopnia, że w 56. dniu od urazu dr Harlow dowiedział się, że jego pacjent pod jego nieobecność był na ulicy. Zakazał mu tego, jednak bezskutecznie. Gage pozwalał sobie na codzienne wyjścia, np. do sklepu. Ostatecznie 25 listopada, tj. około 2,5 miesiąca po wypadku powrócił do domu. Rana zasklepiła się, przykrywając mózg.

ZMIANA OSOBOWOŚCI

Z raportu dr Harlowa wynikało, że Gage przed wypadkiem uważany był za najskuteczniejszego i najzdolniejszego brygadzistę. Doktor pisał:

„Jest niespokojny, lekceważący, czasami oddaje się najbardziej rażącym wulgaryzmom (co wcześniej nie było jego zwyczajem), okazując niewielki szacunek swoim bliźnim, niecierpliwy powściągliwości lub rady, gdy jest to sprzeczne z jego pragnieniami, czasami uporczywie uparty, ale kapryśny i chwiejny, obmyślający wiele planów przyszłych operacji, które dopiero po ustaleniu są porzucane dla innych, które wydają się bardziej wykonalne. Dziecko w swoich zdolnościach intelektualnych i przejawach ma zwierzęce pasje silnego mężczyzny. Przed kontuzją, chociaż nie był wyszkolony w szkołach, posiadał dobrze zrównoważony umysł i był postrzegany przez tych, którzy znali go jako sprytnego, inteligentnego biznesmena, bardzo energicznego i wytrwałego w wykonywaniu wszystkich swoich planów działania. Pod tym względem jego zdanie uległo radykalnej zmianie, do tego stopnia, że ​​jego przyjaciele i znajomi powiedzieli, że „to nie jest już Gage”.„
– dr Harlow

Badacze oszacowali, że w wyniku wypadku Gage stracił około 11 % istoty białej i około 4 % kory czołowej. Dyskutowano nad zakresem uszkodzeń, jednak wydaje się, że dotyczyły one zarówno lewego jak i prawego płata przedczołowego. Ta część mózgu zdaniem neurobiologów odpowiada m.in. za racjonalne podejmowane decyzji i kontrolę emocji. U osób o psychopatycznych skłonnościach można zaobserwować mniejszą aktywność tego obszaru. Objawami może być np. bezkrytyczne myślenie, zachowania aspołeczne czy skłonność do większego ryzyka. Zdarza się, że osoba ma trudności z kontrolowaniem emocji, zwłaszcza w sytuacjach stresowych. Podobny mechanizm możemy zaobserwować, kiedy ciało migdałowate przejawia większą aktywność. Upraszczając te dwie struktury anatomiczne: kora przedczołowa (część racjonalna) rywalizuje z ciałem migdałowatym (częścią impulsywną). Skrót myślowy jest dość duży, jednak mniej więcej tak to wygląda.

Doszło także do uszkodzeń wielu ścieżek neuronalnych pomiędzy strukturami anatomicznymi mózgu: przykładowo pomiędzy hipokampem, ciałem migdałowatym i wyspą a obszarami czołowymi. Wiemy, że mózg jest neuroplastyczny, dlatego u Gage’a niewątpliwie doszło do reorganizacji połączeń neuronalnych. Dzieje się tak przy większości urazów. Przykładowo po utracie wzroku część mózgu odpowiedzialna za widzenie może zostać niejako przejęta przez inne zmysły. Stąd dochodzi do wyostrzenia innych zmysłów.

Zobacz także jak działa neuroplastyczność mózgu w czasie snu na przykładzie artykułu: SEN CHRONI WZROK PRZED ATAKIEM INNYCH ZMYSŁÓW

Nauka potwierdza możliwość takiej zmiany osobowości jak opisywał to Harlow. Urazowe uszkodzenie kory czołowej może powodować głębokie zmiany behawioralne, zmiany nastroju, deficyty planowania, funkcjonowania społecznego. Podobne skutki mogą powodować także choroby neurodegeneracyjne jak np. choroba Alzheimera, ponieważ ma wpływ na sieci mózgowe obejmujące łączność płata czołowego.

DALSZE LOSY GAGE’A

Nieszczęśnik nie zdołał powrócić na wcześniej zajmowane stanowisko. Już samo to mogło być źródłem jego znaczącego niezadowolenia. Mówi się, że podróżował po Nowej Anglii i Europie, zarabiając przez pokazywanie skutków swojego urazu oraz żelaznego pręta. To co jest pewne to fakty, że od 1851 roku pracował w stajni, a później jako kierowca dyliżansu. Najpierw przez 18 miesięcy w stanie New Hampshire, a później przez 7 lat w Chile. W 1859 roku po pogorszeniu stanu zdrowia zamieszkał z matką. Rok później, mając ledwie 36 lat, zmarł na skutek komplikacji po drgawkach epileptycznych. To właśnie uraz sprzed lat miał przyczynić się do jego napadów padaczkowych. Nie przeprowadzono sekcji zwłok. Sam dr Harlow dopiero kilka lat później dowiedział się o dolegliwościach swoje pacjenta i jego śmierci. Za zgodą rodziny ekshumowano ciało Gage’a. Jego czaszka oraz żelazny pręt do dzisiaj znajdują się w Warren Anatomical Museum w Harvard Medical School.

KONTROWERSJE

Część relacji o Gage’u była mocno przesadzona, zwłaszcza w kontekście zmian w jego osobowości, które bywały wyolbrzymiane. Folklorem było uznanie go za cyrkową atrakcję. Wynikało to raczej z kojarzenia szaleńców z tymi miejscami. Jego fotografie po wypadku nie przedstawiają go takim. Zmiany osobowości Gage’a i jego funkcji poznawczych nie musiały być jednak tak znaczące w długotrwałym okresie. Tak naprawdę niewiele wiadomo na temat osobowości Gage’a sprzed wypadku. Dlatego jego przypadek był dość podatny na dopowiadanie tego wszystkiego, co akurat pasowało pod konkretną teorię naukową (lub obecnie pseudonaukową). Zwróćmy uwagę, że przez wiele lat Gage zajmował odpowiedzialne stanowiska i był przywiązany do jednego miejsca. Wskazuje to raczej na ustabilizowanie sytuacji życiowej. Najwięcej o Gage’u mógł powiedzieć dr Harlow oraz profesor chirurgii Henry J. Bigelow z Uniwersytetu Harvarda. Ten drugi również badał nieszczęśnika jeszcze za jego życia. Bigelow przedstawiał nawet Gage’a jako alkoholika, co jednak nie znajduje potwierdzenia we wcześniejszych relacjach Harlowa. Z kolei ten relacjonował, że żelazny pręt towarzyszył Gage’owi przez resztę jego życia, co nie może być zupełną prawdą, skoro do 1854 roku pręt znajdował się na Harvardzie. Sprzeczne przekazy na temat osobowości Gage’a najpewniej mają swoje źródło w konflikcie naukowym dotyczącym frenologii. Obecnie uważana jest za pseudonaukę. Zakładała, że zdolności i cechy psychiczne zależą od ukształtowania czaszki. Każdy fragment kory mózgowej miał odpowiadać za różne funkcje psychiczne. Harlow był zwolennikiem tej teorii z kolei Bigelow uważał inaczej. Najgorętsza dyskusja toczyła się jednak dopiero po śmierci Gage’a. Nie mógł on więc zbyt dużo powiedzieć na swój temat.

ZNACZENIE

Przypadek Gage’a w dalszym ciągu jest przedmiotem dyskusji wśród neurobiologów. Nie mniej był znaczący w badaniach dotyczących funkcjonowania ludzkiego mózgu i wpływu jego uszkodzeń na zachowanie i funkcjonowanie. Z powodów etycznych przeprowadzenie badania analogicznego przypadku nie jest możliwe, ponieważ prawdopodobieństwo podobnego zdarzenia (przeżycia takiego urazu jak Gage’a) jest niskie, a nikt nie wywierci komuś dziury w głowie, aby się tego dowiedzieć. Możliwa jest jedynie przezczaszkowa elektryczna stymulacja konkretnych obszarów mózgu i sprawdzenie, jak wpływa to na konkretne funkcje. Zwróćmy jednak uwagę, że mówimy o drugiej połowie XIX. wieku, kiedy mózg był jeszcze bardziej tajemniczy niż dzisiaj, a neurobiologia była jeszcze w powijakach. Nie dysponowano tak zaawansowanymi metodami badawczymi jak dzisiaj. Dr Harlow i profesor Bigelow mogli jedynie pomarzyć o funkcjonalnym rezonansie magnetycznym. I choć dziwnie to zabrzmi, choć nie mieli obecnych zdobyczy techniki, mieli za to realny przypadek Gage’a, który wyznaczał kierunek rozwoju neurobiologii.

Źródła:

• J. M. Harlow, (1848). „Passage of an iron rod through the head”. Boston Medical and Surgical Journal. 39 (20): 389–393, https://doi.org/10.1056/nejm184812130392001,
• J.M. Harlow (1868). „Recovery from the Passage of an Iron Bar through the Head” Publications of the Massachusetts Medical Society. 2 (3): 327–47. Reprinted: David Clapp & Son (1869), https://en.wikisource.org/wiki/Recovery_from_the_passage_of_an_iron_bar_through_the_head,
• H. Damasio, T. Grabowski, R. Frank, A.M. Galaburda, A.R. Damasio, „The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient”, Science  20 May 1994, Vol. 264, Issue 5162, pp. 1102-1105, https://doi.org/ 10.1126/science.8178168,
• Van Horn JD, Irimia A, Torgerson CM, Chambers MC, Kikinis R, Toga AW (2012) „Mapping Connectivity Damage in the Case of Phineas Gage”, PLoS ONE 7(5): e37454, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0037454.