特鲁迪，一位34岁的银行职员，患癫痫病已有18年之久。她尝试了所有常用的药物，但效果甚微。通常，她在癫痫发作前会感到恶心，然后失去意识。几分钟后她会醒来，感到非常疲惫。据她的丈夫说，她在癫痫发作时会咂嘴，双手也会乱动。
当癫痫发作达到每周两到三次的程度时，她决定联系德国波恩大学的癫痫诊所，她是在电视报道中听说的。几周后，她进行了首次门诊预约。在详细讨论了她的病史后，医生采集了血样，进行了脑电图（EEG）检查和头部磁共振成像（MRI）。几天之内，一位医生打电话告诉特鲁迪，建议进行手术，她应该入院进行检查。特鲁迪既高兴又害怕。
美国有超过250万人，德国有60万人患有癫痫。其中约三分之二的人通过药物治疗摆脱了癫痫发作，但对于其余的人来说，手术是唯一的另一种选择。尽管手术存在风险，但术后仍有60%的成人和70%的儿童不再癫痫发作。随着医生进行越来越多的手术，术前检查和最终结果正在帮助研究人员更多地了解这种疾病和人脑的运作方式。
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多种名称
当过度兴奋的神经元群突然以异常同步的方式放电时，就会发生癫痫发作。合唱从大脑的有限区域——起始区发出。鉴于特鲁迪的症状，诊所的专家怀疑她的癫痫发作始于颞叶。果然，放射科医生在阅读 MRI 扫描结果时，在左侧海马体——颞叶深处一个 C 形结构——中发现了异常，这似乎是疤痕造成的。早在特鲁迪第一次癫痫发作时，微小的结构变化是无法看到的；只有自 20 世纪 90 年代中期高分辨率 MRI 技术问世以来，这种损伤才变得清晰可见。
希腊人的圣病、情人节病、坠落病——这种疾病自远古以来就一直困扰着人类。在癫痫发作期间，受害者似乎在服从一种异己的意志。这就是为什么癫痫经常被认为具有超自然的原因。古代藏族苯教的信徒认为癫痫患者是天选之人，但古代犹太教和后来的基督教传统将这种情况视为上帝的惩罚或恶魔的作为。然而，并非所有人都信服。传说中的希腊医生希波克拉底在公元前五世纪观察到，士兵和角斗士的头部受伤有时会导致癫痫发作，类似于他自己病人的癫痫发作。他得出结论，是大脑引起了这种疾病，但科学研究直到 20 世纪才取得实质性进展。
今天，医生区分了 30 多种形式的癫痫。其中最著名的一种是以小发作癫痫为特征，有时称为失神性癫痫——持续 10 到 20 秒的轻微发作，在此期间，受害者的眼球可能会向上翻转，并且不再对刺激做出反应。大发作癫痫具有全身性模式，患者首先失去意识，然后变得僵硬，经常摔倒。手臂和腿部会抽搐和不受控制地抽动，持续长达两分钟。至少一半的病例是有症状的——归因于肿瘤、外伤或炎症引起的大脑结构异常变化。然而，在其他情况下，无法检测到此类异常。
一次或几次随机癫痫发作并不一定导致癫痫。高烧有时会导致婴儿抽搐，睡眠不足会引发儿童和青少年癫痫发作。大约 10% 的人一生中至少会经历一次癫痫发作。我们的大脑主要在部分遗传的个体发作阈值上有所不同，超过该阈值，神经元群会自发且同步地放电。
驱除恶魔
自从 1924 年神经精神病学家汉斯·伯格开发出脑电图以来，我们对癫痫发作期间神经元行为的理解显着提高。固定在头皮上的电极记录神经元活动产生的电磁场波动。在现代仪器中，信号经过电子增强、数字化和存储。令人印象深刻的是，脑电图在大发作癫痫开始时会发生怎样的变化：就在一秒钟前，像地震仪一样在图纸上描绘活动的笔会画出精细、轻微起伏的线条。突然，一支电极笔跳动起来。然后，在几秒钟内，它们都显示出相同的尖峰和波谷，就像数千个神经元同步放电一样。这似乎就像一位神经元乐队指挥突然向管弦乐队发出指示：“全体一起！”
强烈、有节奏的神经元活动解释了为什么患者的行为和体验会如此突然地改变。症状取决于癫痫起始区或病灶在大脑中的位置、活动从该病灶扩散的程度以及受累大脑区域的正常功能。一位患者可能几乎没有注意到短暂的癫痫发作，而另一位患者则陷入剧烈、无意识的抽搐中。
是什么决定了神经元何时会同步放电仍然是个谜。过渡阶段，例如醒来、放松或变得愤怒或紧张，似乎是危险的。有些人对闪烁的光或声音刺激做出反应。睡眠不足、身体疲惫和酒精都会增加癫痫发作的机会。
患者可以理解地希望不惜一切代价摆脱癫痫。药物治疗是首选方法，目前有十几种获批的药物。几种新型抗惊厥药（也称为抗癫痫药）正在进行临床试验。然而，所有抗惊厥药都有一个缺点：它们实际上并不能治愈病因。它们只能抑制神经元过度活动，从而预防癫痫发作。因此，患者必须每天服用这些药片。这些药物也有轻微到严重的副作用，包括体重变化、疲劳和注意力不集中等问题。
存在两种主要的手术策略：切除术和切断术。在切除术中，外科医生试图切除所有起始区域，但仅限于该区域。当然，前提是存在可以精确定位的单个起始区。如果不是这种情况，则进行切断术，以断开似乎一起放电的远处神经元束。虽然这种手术不能减少癫痫发作的频率，但它可以防止其扩散，从而最大限度地减轻症状的强度。
第三种治疗方法，于 1997 年获得美国食品和药物管理局批准，是迷走神经刺激术。脉冲发生器，很像心脏起搏器，植入胸壁。它发出电信号，刺激颈部左侧的迷走神经。对于某些患者，这种作用可在几个月后通过研究人员尚未阐明的机制来降低大脑中的过度反应性。然而，只有不到 5% 的患者能够完全摆脱随后的癫痫发作。
探查起始区
当前的治疗经验法则是，如果患者在尝试几种药物治疗两到三年后仍然经历癫痫发作，则应评估其是否适合手术。太多的患者或他们的医生等待的时间太长，不必要地延长了特鲁迪那样的支离破碎的生活质量。在最初的门诊检查后不久，特鲁迪返回波恩诊所进行住院治疗。
神经心理学家首先进行了一系列心理测试[参见上面的方框]。与许多颞叶癫痫患者一样，特鲁迪显然患有轻微的语言记忆障碍，已知当癫痫起始区位于左侧海马体时，这种情况更常发生。但是，只有在脑电图记录的实际癫痫发作期间才能确定她的癫痫发作是否真的起源于那里。
因此，特鲁迪住进了中心监护病房的私人房间，该病房每天 24 小时用摄像机对着客人[参见第 62 页和 63 页的插图]。她戴着一顶帽子，将电极固定在头皮上，连接到床边的脑电图机。在单独房间监控视频的技术人员一旦注意到表明癫痫即将发作的蛛丝马迹，就会立即采取行动。当这种情况发生时，他们会帮助患者并在发作期间进行简短的行为测试，这使他们能够更精确地描述癫痫发作的特征。
特鲁迪不必等待太久。她的第一次癫痫发作在仅仅六小时后就点燃了。在最初的两天里，又发生了三次。然而，电极轨迹无法使医生精确定位起始区；他们无法最终确定火花是发生在左侧还是右侧海马体。对于某些患者，脑电图信号在穿过脑组织和颅骨时会变得过于失真或受到抑制。更好的精度将需要将电极植入颅骨下。
特鲁迪毫不犹豫地决定接受手术。外科医生在颅骨上钻了两个小孔，分别位于左右颞叶上方，并将电极几乎直接放置在大脑皮层上。然后，他们小心地从枕叶以预先计算好的角度将细电极滑入左右颞叶深处，以测量从大脑核心杏仁核一直到海马体的长度上的活动。
两天后，特鲁迪发生了两次与之前相同的癫痫发作。每次，癫痫活动都始于左侧电极附近的深处区域。所有发现都指向左侧海马体是唯一的起始区。特鲁迪是癫痫手术的理想人选。
限制风险
外科医生向特鲁迪解释说，她很幸运起始区仅限于一侧半球的海马体。在任何情况下都不能切除两侧的海马体。他们告诉她著名的癫痫患者 H.M. 的案例，他在 1953 年在蒙特利尔神经学研究所切除了两侧的海马体。虽然这位 27 岁的患者在很大程度上摆脱了癫痫发作，但手术剥夺了他的记忆。H.M. 可以访问手术前存储的记忆，但他会在五分钟内忘记之后的每一次经历。至少一个功能性海马体对于我们撰写正在进行的自传的能力是不可或缺的。
从 H.M. 时代至今的癫痫患者为科学家提供了重要的知识。植入的电极提供了一个独特的机会，可以直接实时测量大脑活动——即使是功能性 MRI 也无法做到这一点，因为图像滞后于实际过程几秒钟。像许多患者一样，特鲁迪同意在电极植入头部期间进行一些实验。她进行了 30 到 40 分钟的计算机化练习，数据精确地显示了与特定认知事件相关的大脑活动，例如识别计算机屏幕上出现的单词。根据这些实验，波恩的研究人员此后解释了哪些大脑区域参与其中，以及在我们感知一个单词以及稍后回忆起该单词时的顺序——这可能有助于理解语言障碍。
为了最大限度地降低神经损伤的风险，神经外科医生会尽可能少地切除脑组织。今天，没有人会像多年前的医生那样切除三分之二的颞叶。更常见的是将切除范围限制在一侧的杏仁核和海马体，而让该半球颞叶的其余部分保持不动。波恩的医生建议特鲁迪进行这种形式的手术。
已经为许多类型的癫痫制定了这种标准化的手术程序。但是，如果起始区位于额叶或顶叶，则很难预测手术是否会损害对运动功能和言语至关重要的区域，以及其他能力。在这些情况下，医生会在术前诊断检查期间植入电极。电极记录癫痫性脑活动，但也允许外科医生对特定脑组织施加电脉冲。此程序基本上模拟了计划手术的后果。神经科医生将系统地用各种强度和频率的电流激活每个电极，同时要求患者执行某些动作，例如大声数数。
例如，刺激运动区域可能会导致患者的手指开始抽搐，而脉冲刺激联合皮层通常会导致言语障碍。可能会发生更罕见的现象，例如强烈的情绪或突然闪回到久远的记忆。在一个著名的案例中，一位女士开始歇斯底里地大笑，告诉医生他们太滑稽了，就因为他们站在她周围的方式。视觉和空间感知的变化也可能很迷人。一位患者，其神经科医生正在检查顶叶的角回，突然感觉自己漂浮在床上，观察自己躺在那里——一种出体体验。她的反应表明，也许，超自然体验源于奇怪的大脑过程。
在手术前进行这种刺激的主要目的是创建个体大脑的功能图，这将指导外科医生决定切割或切除多少组织以及切除哪些组织。
手术日
特鲁迪的手术日期终于到了。神经外科医生需要半个小时才能穿过分隔颞叶和额叶的大裂隙，到达左颞叶深处。他们以特鲁迪大脑的 MRI 图片和放大手术视野的显微镜为指导。重要的是尽可能少地损伤血管，并对组织施加最小的压力。下一步是小心地切除左半球的杏仁核和海马体。手术耗时四个小时。
术前，特鲁迪同意可以将从她大脑中取出的组织用于研究。一旦取出，立即将其放入营养液中，以便电生理学家即使在 20 到 30 小时后也能对其进行测试；不过，考虑到有机会研究活神经元，这些神经元不久前还在人脑中执行实际功能，因此大部分工作将立即进行。研究人员希望深入了解是什么导致数千个神经元同步放电。
神经病理学家发现某些下海马体区域的神经细胞数量明显减少，证实了疑似疤痕。他们还在单个神经细胞中发现了一种特殊性：比正常比例更大的比例自发地表现出所谓的爆发放电——以异常快的速度连续发射三个动作电位。这种放电倾向可能由多种原因引起，例如细胞膜中离子通道或神经递质受体的变化。这些特殊性可能是由损伤或遗传引起的。
特鲁迪术后恢复迅速。最初，她的癫痫发作似乎已经停止，她对此感到非常高兴。尽管如此，她知道由于多年治疗不足，她已经存在的语言记忆缺陷可能会恶化。需要更多时间来评估永久性的好坏变化。但特鲁迪很乐观。她的个人生活和工作生活应该会更轻松。她也不太可能像被诅咒一样受到社会排斥。
我们其他人都要感谢像特鲁迪这样的癫痫患者，他们在自己焦虑的医疗磨难中，无私地参与研究，帮助科学家——并最终帮助我们所有人——更好地了解人脑。社会可以提供的最好的感谢回报将是对患有这种疾病的人们给予更多的理解和接纳。