Az amputáltak gyakran jelentik a „fantom végtagok” jelenségét, ahol még mindig érzékelik hiányzó ujjak, kezek, karok, lábak vagy lábak jelenlétét, sőt fájdalmat érezzen ott, ahol az amputált részek valaha voltak. Eddig a tudománynak nem volt magyarázata erre a jelenségre.

Most, az ultra nagy felbontású képalkotás segítségével, az Oxfordi Egyetem kutatói megvizsgálhatták az amputeák agyát, hogy lássák, hogyan változik az agyuk egy kar elvesztését követően. Az agy ilyen részletességgel történő látása először kiderítette, hogy az amputáltak agya hihetetlenül részletes térképet őriz a hiányzó kézről és az egyes ujjakról. Ennek a részletes kézi térképnek az agyban való megléte - évtizedekkel az amputáció után - része lehet a fantomtag-jelenség magyarázatának.

Az érzékszervi hiány, például vakságot, süketséget vagy amputációt tapasztaló embereknél, régóta gyümölcsöző út az agy plaszticitását tanulmányozó tudósok számára. Vezető kutató, Sanne Kikkert, a Kéz- és Agylabor Tamar Makin egyetemi docens vezetésével kihasználta a fantomtag-jelenség egyik aspektusát, ahol az amputáltak nemcsak a hiányzó végtag jelenlétét vagy érzését képesek érezni, hanem akaratukkal „irányítani” tudják fantomkezüket is. Ha arra kérjük az egyéneket, hogy az agyukat szkennelve egyenként mozgassák fantomujjaikat, részletesen feltérképezhető a fantomkéz ábrázolása az agyban.

Korábbi kutatások bebizonyították a fantomkéz mozgatása aktivitást generál az amputáltak agyában, de eddig nehéz volt megmondani, hogy ez a tevékenység valóban mit jelent. Nehéz bizonyítani például, hogy az agyi aktivitás a hiányzó kéz térképének létezésére utal, szemben az amputáció miatti valamilyen rendellenes tevékenységgel.

Kikkert tanulmánya azt mutatja, hogy a fantomkézi aktivitásminták a „normális” kézábrázolás fontos jellemzőit tartalmazzák, például az ujjak térbeli elrendezését egymáshoz viszonyítva. Valójában a csapat be tudta bizonyítani, hogy a fantomkézek kézi térképei jóval a kétkezes résztvevők kontrollmintájában található térképek tartományába esnek. Figyelembe véve, hogy a mintába vett amputáltak 25 és 31 évvel korábban elvesztették a kezüket, ez egészen hihetetlen.

Az agyi képalkotás feltárja az amputált (alul) kéz egyes ujjainak részletes térképeit, amelyek hasonlóan megdöbbentőek, mint a kétkezes kontroll résztvevők kézitérképei (fent). Szerző megadtaPapírjukban az eLife folyóiratban jelent meg, a kutatók a fantom agyi aktivitás néhány más, triviális magyarázatát is megcáfolhatták. Megmutatták, hogy a fantom kézi aktiváció nem pusztán az amputeák megmaradt végtagjában lévő izmok vagy idegek aktiválásából ered. Például a kézi térképek változatlanok maradtak azoknál az amputáltaknál, akiknél hiányoztak ezek az izmok (a könyök feletti amputáció miatt), vagy akik egyáltalán nem tudtak bemenetet küldeni vagy fogadni a végtaghoz (idegkárosodás miatt). Az azonban továbbra is rejtély, hogy az agy megőrzött kéztérképe okozza-e a fantom végtagérzeteket, vagy az érzések maguk is megőrzik-e az agyban lévő kézi térképet.

Hogyan látja az elme a testet

Ezek a megállapítások kétszeresen izgalmasak, mert ellentétben állnak a hagyományos bölcsességgel abban az értelemben, hogy az agyban az érzékszervi testtérkép hogyan keletkezik és fenntartható. Ez az érzékszervi térkép a szomatoszenzoros homunculus (görögül a „kis ember”), és magasan szervezett felépítése miatt régóta lenyűgözte a tudósokat. Úgy szervezett, hogy a testrészek nagyon hasonló módon helyezkednek el az agyban, mint a testen:

Az „érzékszervi homunculus” diagramja, amely azt ábrázolja, hogy a testrészek hogyan vannak leképezve az agyra (keresztmetszetben látható). OpenStax Főiskola / Rice Egyetem, CC BYRégóta úgy gondolják, hogy ennek a térképnek állandó érzékszervi áramra van szüksége a testtől, hogy fenntartsa szervezettségét. Ezt az elképzelést jelentős állatkísérletek támasztották alá, amelyek azt mutatták, hogy ha egy végtagot amputálnak, akkor a homunculuson a testhez közeli testterületek behatolni és felülírni a hiányzó végtag területét.

Hasonló átszervezést dokumentáltak embereknél is. A 2013 tanulmány Tamar Makin és munkatársai kimutatták, hogy az amputációt követően a megmaradt kéz eltéríti a hiányzó kéz agyterületét. Vizsgálatuk azt is kimutatta, hogy ez az átvétel a résztvevők testének használatához kapcsolódott: minél több amputált használta megmaradt kezét a napi tevékenységek elvégzéséhez, annál inkább ez a kéz vette fel a hiányzó kéz agyi erőforrásait, valószínűleg a túlzott használat támogatására. az ép kéz.

Kikkert hasonló átszervezést talált az agy hiányzó kézterületén lévő amputált csoportjában, valamint a részletes kéztérképeket. Ez azt jelenti, hogy az amputációt követően nemcsak ezen agyterület eredeti funkcionalitása megmarad, hanem úgy tűnik, hogy a szintén végbemenő átszervezés ellenére is fennmaradt - ezt a tényt korábban nem ismerték fel.

Ezt fel lehetne használni az amputáltak és a fogyatékossággal élő személyek számára kifejlesztett, meglehetősen elképesztő technológiákban: a „neuroprotetika” mesterséges végtagok, amelyeket közvetlenül az agy irányít, általában a kéregbe beültetett elektródákon keresztül. Az amputáció után az agyban megőrzött kézi térképeket ki lehet használni, hogy lehetővé tegyék az egyes ujjak mozgását ezeknek az agy-gép interfészeknek.

Amint a csapat beszámolója, megállapításaik „újból megnyitják azt a kérdést, hogy mi történik a kortikális területtel, ha annak főbb bemenetei eltávolításra kerülnek” - és új lehetőségeket kínálnak a bennünk lévő homunculus mélyebb magyarázatára.

A szerzőről

Harriet Dempsey-Jones, a klinikai idegtudományok kutatója, University of Oxford

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon