Az új kutatás segíthet robotkarok fejlesztésében. UfaBizPhoto / Shutterstock

A legtöbb ember, aki elvesztette a végtagját még mindig érzi a jelenlétét évtizedekkel később. Ez a „fantom végtagnak” titulált jelenség régóta rejtély. Az új, ultra nagy felbontású agyi pásztázással azonban képesek vagyunk megkeresni az amputáltak agyát a korábban elrejtett nyomok után. Nemrég mutattunk három feltűnő amputált esetet hihetetlenül részletes térképek, amelyek ábrázolják mind az öt hiányzó ujj az agyukban.

De miért maradnak fenn ezek a térképek, annak ellenére, hogy évtizedek óta nincsenek adatok a hiányzó végtagtól? Egy új tanulmányban az eLife folyóiratban jelent meg, most kiderült, hogy az az összeg, amelyet egy személy céltudatosan "mozgathat" fantomtagján, kritikus jelentőségű annak meghatározásában, hogy az agyuk hiányzó kézi térképe mennyire hasonlít azokhoz, akiknek két kezük van. Vizsgálatunk azt mutatja, hogy a fantomtagok nemcsak érdekes furcsaságok, hanem olyan jelenségek, amelyek felhasználhatók arra, hogy korábban megválaszolatlan kérdéseket tegyenek fel az agyról.

Ha egy embernek nincs szerencséje elveszíteni a karját, sok minden megváltozik. Hogyan veszed fel a zoknit? Vagy kinyitni egy üveget? Ami kevésbé lehet az ember fejében (bocsásson meg a szójátékért) az, hogy a kar elvesztése hogyan változtathatja meg az agyát.

Van néhány választható agyi ingatlan, amely egyszer irányította az elveszett végtag mozgását és érzékelését. Szóval, mire készülnek most azok az agydarabok? Ez meglepően nehéz kérdésre adhat választ. Általában az agy „kar” területének felfedezéséhez - például agyi képalkotással - azt tennénk érintse meg vagy mozgassa azt a karot. Ha ez a kar hiányzik, ez problémát jelent.

Évtizedekig tartó, többnyire állatkísérletek révén a kutatók ehelyett megérintették és mozgatták a test többi részét, hogy megtekintsék-e bármi is ezt a hiányzó kézzónát. Ez megmutatta nekünk, hogy ha például egy majom elveszíti a középső ujját, akkor az agy területét (amely egyszer a középső ujjat irányította) átveszi szinte azonnal valami által szomszédos mutató- és gyűrűsujjak. Ez egy területinvázió, hasonlóan a testi testi játékhoz.

Ez a kutatás olyan képet festett, ahol a régi testtérképek látszólag eltörlődtek, és az értékes agytér újraelosztásra került a megmaradt végtagok támogatására. De ez kiderül, hogy messze van az egész történettől.

Fantomórák

Mivel az állatok nehezen tudják megmondani, mit éreznek, csak az emberi kutatás révén - annak nagy része a közelmúltban - derült ki az elveszett testrészek fantomjairól, amelyek kísértenek az amputáltak agyában, és a meglepő betekintést nyújtanak a tudomány számára.

Az agyi képalkotás feltárja az amputált (alul) kéz egyes ujjainak részletes térképeit, amelyek hasonlóan megdöbbentőek, mint a kétkezes kontroll résztvevők kézitérképei (fent). Szerző biztosított

Sokan nem veszik észre, hogy az amputáltak nemcsak a fantomtagjaikat érzik - a legtöbbjüknek is jó kontroll a mozgásuk felett. Korábban megmutattuk, hogy arra kérjük az amputáltakat, hogy mozgassák fantomujjaikat a szkennerben gyönyörű térképeket eredményez az egyes (hiányzó) ujjak közül (lásd a fenti képet). Az ebben a vizsgálatban szereplő amputáltakat azonban kifejezetten azért választották ki, mert nagyon élénk fantomjaik voltak. Ez arra késztet bennünket, hogy vajon ezek a fantomérzetek tartják-e életben a hiányzó végtagot az agyban?

Ennek megválaszolásához mi nemrég nagy mennyiségű amputált szkennelt, változó szintű fantomérzéssel, fantommozgással és fantomfájdalommal. Megállapítottuk, hogy az, hogy egy személy mennyire tudja mozgatni fantomujjait, a legjobban jelzi, hogy a kétkezes személy térképe mennyire hasonlít a térképére.

Meglepő módon a fantommozgás fontosabb volt e kézi térképek szerveződésének előrejelzésében, mint a fantomérzetek egyszerű élénksége - mennyire érezhetik hiányzó ujjaikat. Meglepődve tapasztaltuk azt is, hogy ezek a hiányzó kézi térképek még azokban az emberekben is megmaradnak, akiknek alig vagy egyáltalán nincs fantomszenzációjuk, ami azt jelzi, hogy ezek a térképek hihetetlenül stabilak, miután kialakultak.

Végül meg akartuk tudni, hogy mi történik a végtag nélkül született emberek (veleszületett egykezesek) hiányzó kar területén. Itt azonban volt egy problémánk: végtagok nélkül született emberek általában nem tapasztal fantomszenzációkat (bár ez van kissé vitás). Ez azt jelentette, hogy nem kérhettük meg ezeket a résztvevőket, hogy mozgassák fantomjukat a szkennerben, ahogy az amputeákkal tettük.

Ha arra kérjük a veleszületett egykezeseket, hogy képzeljék el, hogy hiányzó karjukat mozgatják a szkennerben, az nagyon kevés kézszerű tevékenységet eredményezett (aminek a nagy része szerintünk vizuális szempontokkal kapcsolatos feladatunk). De hogy mélyebbre nézzünk, új taktikára volt szükségünk.

Amikor a jobb kezét mozgatja, ez aktiválja a jobb kéz saját térképét az agy bal (szemközti) oldalán. A jobb kéz mozgatása azonban olyan tevékenységi változásokat is okoz, amelyek lehetővé teszik számunkra a a mozdulatlan bal kéz térképe az agy másik oldalán.

Tehát azzal, hogy egykezes résztvevőinket mozgatnánk ép kezükkel, közvetett módon megragadhatnánk a hiányzó kéz térképét. Amikor az amputáltak és a kétkezesek megmozdították ép kezüket, a hiányzó kéz oldalán egy nagyon normálisnak tűnő kéztérképet láttunk. A kéz nélkül született résztvevők nem mutattak ilyen tevékenységet, új bizalmat adva nekünk, valóban kevés a kéz nélküli térkép.

A fantom végtagok lekötik a figyelmünket, mert lenyűgözőek és furcsaak. De tudományos értékük is egyre nyilvánvalóbb. Kutatásunk felveti a kérdést, hogy az emberek képesek-e kifejezetten edzeni fantomkezüket az ujjtérképek normálisabb állapotba való visszaállítására. Ez értelmetlennek tűnhet, de az amerikai Pitt Egyetem tudósai jelenleg elektródákat ültetnek be a bénult betegek hiányzó ujjtérképébe, lehetővé téve számukra, hogy irányítani és érezni a robot kéz egyes ujjait. Hamarosan elérkezhet a fantom kézi edzés ideje.

A szerzőről

Harriet Dempsey-Jones, a kognitív idegtudományok posztdoktora, UCL

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon