Хората с увреждания често съобщават за феномена „фантомна болка“или „фантомни крайници“, когато усещат наличието на липсващи пръсти, ръце, крака или шини и понякога дори усещат болка при веднъж ампутирани крайници. Досега науката не можеше да обясни това явление по никакъв начин. Но сега, използвайки изображения с висока резолюция, учените от Оксфордския университет успяха да изучат мозъците на ампутирани и да видят как мозъците им се променят след загубата на ръка. Мозъчният детайл на толкова високо ниво разкри за първи път невероятно нещо: мозъкът на ампутацията запазва невероятно подробна карта на липсващата ръка и отделните пръсти.
Наличието на тази подробна карта на ръката в мозъка - дори десетилетия след ампутацията - може частично да обясни явлението фантомни крайници.
Сетивната депривация при хора, които са изпитвали слепота, глухота или ампутация, например, отдавна е плодородно поле за изследване на мозъчната пластичност. Водещият изследовател Сана Киккерт и нейните колеги от Лабораторията за ръце и мозък, ръководени от доцент Тамара Макин, взеха за основа на изследването един аспект на явлението фантомни крайници, когато ампутирани не само усещат присъствието или чувствата в липсващия крайник, но могат и да „контролират” ръката си фантом. Като помолиха хората да движат фантомните си пръсти поотделно, докато паралелно сканират мозъка си, учените успяха да съставят подробна карта на представянето на фантомната ръка в мозъка.
Предишни изследвания показват, че придвижването на ръката на фантома създава активност в мозъка на ампутацията, но досега беше трудно да се каже какво точно представлява тази дейност. Например, е трудно да се докаже, че мозъчната активност показва наличието на липсваща карта на ръката, а не на някаква ненормална активност, причинена от ампутация.
Изследванията на Kickert показват, че моделите на фантомна активност на ръцете съдържат важни характеристики на „нормалното” представяне на ръката, като пространственото разположение на пръстите един спрямо друг. Екипът успя да демонстрира, че картите на ръцете на фантомните крайници са в границите, посочени в контролна извадка от участници с две ръце. Като се има предвид, че субектите са загубили оръжие преди 25 до 31 години, това е невероятно.
В документ, публикуван в списанието eLife, учените също бяха в състояние да опровергаят няколко други, по-тривиални обяснения за фантомната мозъчна дейност. Те показаха, че активирането на фантомната ръка не е прост резултат от мускулна или нервна активност в пъна, останал след ампутация. Например при ампутирани, които са загубили мускулите си (поради ампутация над лакътя), картите на ръцете остават същите като при тези, които изобщо не могат да изпращат или получават сигнали от крайника (поради увреждане на нерва). Независимо от това, все още е загадка дали съхранената карта на ръцете в мозъка причинява фантомни усещания на крайника или самите усещания запазват картата на ръцете в мозъка.
Промоционално видео:
Как мозъкът вижда тялото
Тези резултати са двойно интересни, защото противоречат на конвенционалната мъдрост по отношение на това как мозъкът формира и поддържа сензорната карта на тялото. Тази сензорна карта се нарича соматосенсорен хомункул (от гръцки за „малък човек“) и отдавна изненадва учените със своята силно организирана структура. Организиран по този начин, че мозъкът сгъва части на тялото много подобно на това как са разположени върху тялото:
Отдавна се смята, че тази карта се нуждае от постоянен поток от сетивно въвеждане от тялото, за да я поддържа организирана. Тази мисъл е подкрепена от значителен брой проучвания върху животни, които показват, че когато ампутиран крайник, телата в близост до хомункула нахлуват и презаписват територията на липсващия крайник.
Подобна реорганизация е открита при хората. Изследване от 2013 г. на Тамар Макин и колеги установи, че след ампутация мозъкът отнема останалата територия от липсващата ръка. Проучването им също показа, че това захващане е свързано с начина, по който субектите използват телата си: колкото повече ампутираната използва остатъчната ръка за ежедневни дейности, толкова повече тази ръка поема мозъчните ресурси на липсващата ръка, вероятно за да подкрепи прекомерната употреба на непокътнатата ръка.
Кикерт откри подобна реорганизация в своята група ампутирани в областта на липсващата ръка в мозъка, както и подробни карти на ръцете. Това означава, че след ампутацията тази област на мозъка не само остава функционална, но и се поддържа, въпреки последвалата реорганизация - този факт не е бил предварително признат.
Всъщност може да се използва за създаване на невероятни технологии специално за осакатени и инвалиди: „невропротези“, които се контролират директно от мозъка, обикновено чрез електроди, имплантирани в мозъчната кора. Картата на ръцете, запазена след ампутация, може да се използва за задвижване на отделни пръсти в тези неврокомпютърни интерфейси.
ИЛЯ КХЕЛ
