Vědci Zjistili, Proč Mozek Nemůže Zapomenout Na Amputovanou Končetinu - Alternativní Pohled

Obsah:

Vědci Zjistili, Proč Mozek Nemůže Zapomenout Na Amputovanou Končetinu - Alternativní Pohled
Vědci Zjistili, Proč Mozek Nemůže Zapomenout Na Amputovanou Končetinu - Alternativní Pohled

Video: Vědci Zjistili, Proč Mozek Nemůže Zapomenout Na Amputovanou Končetinu - Alternativní Pohled

Video: Vědci Zjistili, Proč Mozek Nemůže Zapomenout Na Amputovanou Končetinu - Alternativní Pohled
Video: Mozek a nastavení amputace ruky 2024, Březen
Anonim

Lidé se zdravotním postižením často hlásí jev „fantomové bolesti“nebo „fantomové končetiny“, když cítí přítomnost chybějících prstů, rukou, nohou nebo nohou a někdy dokonce pociťují bolest v amputovaných končetinách. Až dosud nemohla věda tento jev nijak vysvětlit. Nyní však vědci na Oxfordské univerzitě pomocí snímků s ultra vysokým rozlišením mohli studovat mozky amputovaných osob a sledovat, jak se jejich mozky mění po ztrátě paže. Detail mozku na tak vysoké úrovni odhalil poprvé úžasnou věc: mozek amputovaného si uchovává neuvěřitelně podrobnou mapu chybějící ruky a jednotlivých prstů.

Existence této podrobné mapy ruky v mozku - dokonce i desetiletí po amputaci - může částečně vysvětlit fenomén končetiny.

Senzorická deprivace u lidí, kteří zažili například slepotu, hluchotu nebo amputaci, je již dlouho plodným polem pro studium plasticity mozku. Vedoucí výzkumnice Sanna Kikkert a její kolegové z Laboratoře rukou a mozku, vedená docentkou Tamarou Makinovou, vzali za základ své studie jeden aspekt jevu fantomové končetiny, kdy amputující nejen cítí přítomnost nebo pocity v chybějící končetině, ale mohou také „ovládat“svou fantomovou ruku. Vědci byli schopni požádat lidi, aby pohybovali svými fantomovými prsty jednotlivě, zatímco paralelně skenovali jejich mozky, a mohli tak sestavit podrobnou mapu fantomové reprezentace ruky v mozku.

Předchozí výzkum ukázal, že pohyb fantomové ruky vytváří aktivitu v mozku amputovaného, ale až dosud bylo obtížné říci, co přesně je tato aktivita. Například je obtížné dokázat, že mozková aktivita spíše naznačuje existenci chybějící karty, než nějakou abnormální aktivitu způsobenou amputací.

Kickertův výzkum ukazuje, že vzorce fantomové aktivity rukou obsahují důležité rysy „normálního“znázornění ruky, jako je prostorové uspořádání prstů ve vztahu k sobě navzájem. Tým byl schopen prokázat, že ruční mapy končetin byly v rozmezí uvedeném v kontrolním vzorku dvouručních účastníků. Vzhledem k tomu, že subjekty ztratily zbraně před 25 až 31 lety, je to neuvěřitelné.

Image
Image

V článku publikovaném v časopise eLife vědci také dokázali vyvrátit několik dalších, triviálnějších vysvětlení fantomové mozkové aktivity. Ukázali, že aktivace fantomové paže není jednoduchým výsledkem svalové nebo nervové aktivity v pařezu zbývajícím po amputaci. Například u amputovaných, kteří ztratili svaly (kvůli amputaci nad loktem), ruční mapy zůstaly stejné jako u těch, kteří nemohli vůbec vysílat ani přijímat signály z končetiny (kvůli poškození nervů). Přesto je stále záhadou, zda uložená mapa rukou v mozku způsobuje fantomové pocity končetiny, nebo zda samotné pocity uchovávají mapu rukou v mozku.

Propagační video:

Jak mozek vidí tělo

Tyto výsledky jsou dvojnásob zajímavé, protože jsou v rozporu s konvenční moudrostí ohledně toho, jak mozek tvoří a udržuje smyslovou mapu těla. Tato smyslová mapa se nazývá somatosenzorický homunculus (z řečtiny pro „malého muže“) a vědci dlouho překvapili svou vysoce organizovanou strukturou. Organizovaný v tom, že mozek složí části těla velmi podobné tomu, jak jsou umístěny na těle:

Image
Image

Dlouho se myslelo, že tato mapa potřebuje neustálý proud smyslového vstupu z těla, aby byla organizována. Tato myšlenka byla podpořena velkým počtem studií na zvířatech, které ukazují, že když je končetina amputována, napadají oblasti těla poblíž homunkula a přepisují území chybějící končetiny.

Podobná reorganizace byla nalezena u lidí. Studie Tamara Makina z roku 2013 a jeho kolegové zjistili, že po amputaci mozek odejme zbývající území od chybějící paže. Jejich studie také ukázala, že toto sevření souvisí s tím, jak subjekty používají svá těla: čím více amputace používala zbývající rameno pro každodenní aktivity, tím více toto rameno zabralo mozkové zdroje chybějícího ramene, možná na podporu nadužívání neporušeného ramene.

Kickert našla podobnou reorganizaci ve své skupině amputovaných v oblasti chybějící paže v mozku, stejně jako podrobné ruční mapy. To znamená, že po amputaci zůstává tato oblast mozku nejen funkční, ale je i navzdory následné reorganizaci zachována - tato skutečnost nebyla dříve rozpoznána.

Ve skutečnosti může být použit k vytvoření úžasných technologií specificky pro zmrzačené a postižené: „neuroprotézy“, které jsou řízeny přímo mozkem, obvykle pomocí elektrod implantovaných do mozkové kůry. Ruční mapa uložená po amputaci může být použita k pohonu jednotlivých prstů v těchto neurokomputerových rozhraních.

ILYA KHEL