去年，当医生告诉一位患者，他所经历的头痛是由于一种高度侵袭性的脑肿瘤（称为胶质母细胞瘤）引起的，这种肿瘤只能通过复杂的手术切除时，他提出了一个非常具体的要求。
他希望那些将要从他大脑中（从头部左侧后方区域）切除癌组织的人确保“保留他身份的一个重要方面——他下国际象棋的能力”，本月在《皮质》(Cortex) 杂志上发表的一篇论文报道。
这位当时 45 岁的计算机程序员仅被标识为“AB”。他以业余爱好下棋 25 年，并获得了 1950 分的 Elo 等级分，这在国际象棋界仅比专家级低一个等级。
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AB 向他的外科医生之一、西班牙贝利维治大学医院神经外科主任安德鲁·加巴罗斯提出了保留他的国际象棋技能的要求，该医院隶属于巴塞罗那大学。加巴罗斯以竭诚为患者服务而闻名，这种奉献精神有时会延续到他的工作之外的活动中。作为名为 Dorigen 乐队的领导者，他录制了一张包含 10 首曲目的专辑——一首合唱曲和九首独唱歌曲。后者的每一首都是为一位不同的患者创作的，他曾从这些患者身上切除脑肿瘤，同时努力保护他们唱歌或演奏乐器所需的区域。
听到 AB 的请求后，加巴罗斯于 2023 年 3 月初联系了他在大学的神经科学家同事。他询问他们是否可以制定一项计划，在手术前后对 AB 的大脑进行绘制，这将有助于他的外科手术团队保留 AB 恢复后重拾爱好所需的大脑组织。
大学里的两位研究人员（认知神经科学家安东尼·罗德里格斯-福内尔斯领导的小组的成员）在随后的几周内开始了疯狂冲刺，以开发一种国际象棋保护性手术方案，供加巴罗斯的团队在 3 月 27 日的手术中使用。“我们只有少量时间来准备一切，”罗德里格斯-福内尔斯说。
该团队梳理了关于该主题的现有科学文献，并使用功能性磁共振成像 (fMRI) 扫描了 AB 的大脑，以分离出与他个人国际象棋表现相关的区域。“我开始查阅文献，寻找如何将国际象棋分解为更易于在手术期间评估的认知过程，”研究人员之一维克多·塞佩罗-埃斯克里巴诺说。
AB 的国际象棋大脑保护的最关键阶段——也是结果最有启发性的阶段——必须等到手术本身开始时。外科医生进行了开颅手术，切除了一块颅骨，在 AB 清醒时暴露了他左侧顶上叶的一部分。接下来，他们将带电电极接触他大脑皮层表面的不同部位，要求他回答问题并完成任务，以确定他的认知能力是否在目标部位保持完好，电流会在目标部位关闭或触发特定动作。
这个称为电刺激绘图 (ESM) 的程序，其根源可以追溯到 19 世纪的实验。它可以记录轻微的电击是否会损害语言或产生无意的运动（例如，AB 的嘴角侧向抽搐）。这让外科医生找到了他们需要避开的部位——例如那些与 AB 的三种语言（西班牙语、加泰罗尼亚语和英语）相关的部位。当这些部位与电极接触时，言语会发生改变或完全停止。
随着这个细致的过程的进行，外科医生还在暴露的皮层部分施加电流，以寻找与国际象棋相关的区域，最终找到了 AB 的缘上回 (SMG)，这是一个在大范围任务中发挥作用的大脑区域，从语言到记忆再到规则处理。当电极多次阻断该区域的神经活动时，AB 在看到棋盘上棋子的图像时，无法判断指示的下一步棋是否可行；这揭示了皮层中一个与国际象棋相关的点，在之前对其他棋手的脑成像研究中没有发现。这一发现被记录下来并纳入手术计划。“这是该程序的主要目的：能够检测到这个点并避开它，”该研究的合著者之一，计算机科学家西姆·塞尔达-康帕尼说。
术后一周，由于出血并发症，AB 经历了严重的语言和运动障碍，因此无法测试他的国际象棋技能是否完好无损。四个月后，当研究人员最终可以进行这项评估时，他的能力仍然存在——但在他们测试的一些更复杂的国际象棋相关任务中，他的反应略有放缓。
这项研究只涉及一位患者，这使得很难从结果中进行概括。但这确实展示了一种新的方法，可以应对在尽可能多地切除肿瘤组织的同时保留认知技能的挑战。正如《皮质》论文指出的那样，实验方案有助于“识别和保护参与国际象棋表现的功能性大脑结构”。
罗德里格斯-福内尔斯的团队现在正在准备另一篇关于早期手术的论文，该手术使用了类似的方法——这次旨在保护计算机编程技能。“我们与神经外科医生和团队一起，开发了一种新的方案，用于在手术室中使用 JavaScript 测试编码语言，”罗德里格斯-福内尔斯说。
其他专家对此很感兴趣。荷兰格罗宁根大学神经语言学助理教授阿德里亚·罗菲斯没有参与《皮质》研究，他说这项工作“在某种程度上超越了我们在一些媒体，甚至在一些科学出版物中看到的方法，在这些方法中，手术团队似乎‘抛给’患者任务——例如，拉小提琴或唱歌剧。”罗菲斯说，巴塞罗那大学的团队更进一步。“将任务分解为功能[视觉搜索、规则检索和将死]对于理解电刺激在手术期间究竟起什么作用至关重要，”他补充道。
另一种观点质疑，通过将特定的大脑区域与特定的任务（例如下国际象棋或计算机编程）联系起来，为手术做准备是否可能矫枉过正。“有人会要求继续能够编织，另一些人会要求能够拉小提琴，等等，”巴黎西岱大学神经外科教授伊曼纽尔·曼多内特在法国说。“因此，这不是最佳策略，因为您将不得不为像国际象棋这样的任务发明特定于每个患者的方案。”曼多内特是《皮质》论文的审稿人之一，并且对清醒患者进行了多次手术。
曼多内特建议，在清醒手术期间，简单地要求患者执行一套精心挑选的标准认知任务（例如，倒序重复一串六个数字）可能就足以识别在手术期间需要避开的区域。在国际象棋手术方案中检查的视觉搜索能力可能与编织等其他任务共享一些相同的神经过程。但曼多内特承认，可能存在例外情况。一个相对复杂的任务，例如检索关于特定国际象棋走法是否合法的规则，可能不适合更通用的方法。
曼多内特指出蒙彼利埃大学医院的研究人员今年在《神经外科焦点》上发表的一项研究。研究发现，让音乐家患者在清醒手术期间演奏乐器对于保留与患者音乐技能相关的区域是不必要的。相反，研究人员让患者同时做几件事：移动上肢，同时说话，并在三种不同的语言之间切换。该论文的结论是，这些任务招募了运动、听觉和其他认知过程，这些过程在演奏乐器时也会被激活——并且避免在手术期间损伤相关区域就足以防止损害音乐家的歌唱或演奏能力。
无论下国际象棋是否成为某些清醒手术的常规做法，《皮质》研究确实达到了其主要目标之一。在 AB 手术后，他向罗德里格斯-福内尔斯的团队报告说，他已经能够保持他梦寐以求的 Elo 等级分——这种成就可能会激励加巴罗斯创作一首新歌。