神經科學的奠基性實驗之一併非在諾貝爾獎得主的實驗室中進行，而是發生在 1848 年的鐵路貨場，當時一次意外爆炸將一根搗棒穿過了 25 歲的菲尼亞斯·蓋奇的前額。蓋奇倖存了下來，但研究他病史的人詳細描述了事故導致的明顯性格變化。他從性格溫和變得衝動且口出穢言。這個案例很可能是最早的——也是最著名的——使用“病灶”來關聯受損腦區與其功能的案例。在隨後的幾十年裡，研究大腦就是研究病灶。病灶案例為那個時代的大部分大腦知識提供了基礎。
人們可能會認為，擁有大量實驗技術的現代神經科學不再需要像蓋奇那樣的病灶來解析大腦的內在運作。然而，病灶研究似乎正在復興。一種名為病灶網路 mapping 的新方法正在清除病灶研究上的灰塵，並將其與現代大腦連線資料結合起來。研究結果揭示了腦區和疾病之間令人驚訝的關聯。
值得慶幸的是，大多數病灶並不是搗棒穿過前額造成的。中風、出血或腫瘤構成了大多數病灶案例。19 世紀的神經學家，如保羅·布羅卡，透過研究因這些常見的神經損傷而出現特殊症狀的患者，做出了奠基性的發現。布羅卡和他的同代人從病灶中綜合出一個大腦理論：大腦是分割槽的。不同的區域控制不同的功能。病灶研究為大腦提供了一種律師式的邏輯：如果區域 X 被破壞，功能 Y 不再發生，那麼區域 X 必須控制功能 Y。
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然而，這種邏輯有點誤導性。沒有哪個單獨的腦區可以真正控制任何功能。現代大腦的觀點是，單個功能依賴於相互連線的腦區網路協同工作。因此，現代神經科學將個別病灶案例視為不完善的、不受控制的自然實驗，這些實驗不一定說明網路如何控制大腦功能。當研究人員彙集或薈萃分析病灶資料時，這一點變得顯而易見。當檢視所有已發表的關於特定疾病（如帕金森綜合徵）的病灶案例時，研究人員發現導致這種情況的病灶並非僅在一個區域發生。似乎遍佈大腦的病灶都會導致帕金森綜合徵和其他疾病。這一事實，以及優雅的實驗工具的出現，已將病灶研究推向神經科學的邊緣。然而，一些研究人員正在嘗試恢復病灶研究的相關性——無論是對於神經病學還是精神病學。發表在Brain雜誌上的一項新研究的作者利用病灶的不同位置來發揮其優勢——在本例中是為了更好地理解帕金森綜合徵的神經解剖學。
帕金森綜合徵是一組影響運動的症狀。它包括運動遲緩、肌肉僵硬和震顫。這些症狀最常見的原因是帕金森病，其中黑質中產生多巴胺的細胞逐漸喪失。帕金森病中的黑質細胞喪失是透過一個緩慢的退化過程發生的，該過程仍然知之甚少。但帕金森綜合徵可能在沒有黑質退化的情況下發生，尤其是在中風或出血等突發病灶後發生。患有病灶誘發性帕金森綜合徵的患者並未被診斷為帕金森病，但他們的運動遲緩、肌肉僵硬和震顫與“經典”帕金森病患者幾乎相同。該研究彙編了 29 個已發表的病灶誘發性帕金森綜合徵病例。病灶並非都發生在同一區域，令人驚訝的是，大多數病灶都不在黑質中。
作者假設，儘管帕金森綜合徵致病病灶發生在不同的腦結構中，但它們會破壞大腦中共同的連線網路。為了驗證這一點，作者將這些病灶位置疊加到大腦圖譜上，該圖譜被稱為連線組——一個從功能性 MRI 資料中得出的區域到區域連線的結構圖。透過將病灶應用於連線組，作者能夠識別出病灶破壞的網路——或連線軌跡。
正如預期，29 個病灶中的每一個都位於幾個不同的網路中，因為大腦是豐富的連線網路。但作者發現，29 個病例中有 28 個影響了透過一個名為屏狀核的小片狀結構連線的網路。屏狀核在運動控制或帕金森病領域中很少被討論，並且通常研究不足。
該研究的一個重要方面是，29 個病灶中沒有一個是屏狀核本身。正是病灶和連線組的結合，才確定了屏狀核是帕金森綜合徵的重要結構。
巧合的是，屏狀核在幾乎所有病灶病例的網路圖譜上都顯示為一箇中轉站。但這僅僅是一個巧合，還是它很重要？為了解決屏狀核對帕金森綜合徵的重要性，作者轉向了患有更常見的退行性帕金森病的患者，這些患者的大腦中植入了深部腦刺激器。深部腦刺激是帕金森病最後的一線治療方法，並不能產生普遍的改善。在大多數情況下，刺激電極植入到稱為丘腦底核的區域。丘腦底核內的精確位置因患者而異。作者檢查了帕金森病患者大腦中深部腦刺激器的精確位置，並將這些位置疊加到連線組上。他們發現，當電極位置位於流經屏狀核的網路中時——據推測會改變屏狀核活動——患者從深部腦刺激中獲得了更好的效果。這一結果表明，屏狀核活動在帕金森運動的產生中起著關鍵作用。此外，改變這種活動可以緩解帕金森綜合徵。
19 世紀的病灶研究以這個問題為框架：哪個區域控制哪個功能？數十年的神經科學已經重新構建了一個更細緻入微的問題：哪些區域對哪些功能很重要？病灶網路 mapping 使病灶研究能夠嚴格回答這個較新的問題。然而，對於患者群體來說，問題始終是：這個發現能幫助我們嗎？就屏狀核和帕金森病而言，只有時間才能證明一切。然而，將治療方法（如深部腦刺激）靶向屏狀核，可能對帕金森病患者有所幫助。