Personer med funktionsnedsättningar rapporterar ofta fenomenet "fantomsmärta" eller "fantomlemmar", när de känner närvaron av saknade fingrar, händer, fötter eller ben och ibland känner till och med smärta i en gång amputerade lemmar. Fram till nu kunde vetenskapen inte förklara detta fenomen på något sätt. Men nu, med hjälp av bilder med ultrahög upplösning, kunde forskare vid Oxford University studera hjärnorna hos amputerade och se hur deras hjärnor förändras efter att en arm förlorats. Hjärndetalj på en så hög nivå avslöjade för första gången en fantastisk sak: Amputatörens hjärna behåller en otroligt detaljerad karta över den saknade handen och de enskilda fingrarna.
Förekomsten av denna detaljerade karta över handen i hjärnan - till och med decennier efter amputation - kan delvis förklara fantomlemmfenomenet.
Sensorisk berövning hos människor som har upplevt blindhet, dövhet eller amputation, till exempel, har länge varit ett bördigt fält för att studera hjärnplastisitet. Lederforskaren Sanna Kikkert och hennes kollegor vid Hands and Brain Laboratory, ledd av lektor Tamara Makin, tog som grund för studien en aspekt av fantomlemmfenomenet, när amputerade inte bara känner närvaro eller känslor i den saknade lemmen, utan också kan "kontrollera" deras fantomhand. Genom att be människor flytta sina fantomfingrar individuellt medan de skannade sina hjärnor parallellt kunde forskarna utarbeta en detaljerad karta över fantomhandrepresentationen i hjärnan.
Tidigare forskning har visat att flytta fantomhanden skapar aktivitet i amputatörens hjärna, men fram till nu har det varit svårt att säga exakt vad denna aktivitet är. Till exempel är det svårt att bevisa att hjärnaktivitet indikerar att det finns ett saknat handkort snarare än någon onormal aktivitet orsakad av amputation.
Kickerts forskning visar att mönster för fantomhandaktivitet innehåller viktiga funktioner i handens "normala" representation, såsom fingrarnas rumsliga arrangemang i förhållande till varandra. Teamet kunde visa att kartorna för fantomlemmar var inom det intervall som anges i ett kontrollprov av tvåhandiga deltagare. Med tanke på att försökspersonerna tappade armarna för 25 till 31 år sedan, är detta otroligt.
I ett papper som publicerades i tidskriften eLife kunde forskare också motbevisa flera andra, mer triviala förklaringar för fantomhjärnaktivitet. De visade att aktivering av fantomarm inte är ett enkelt resultat av muskel- eller nervaktivitet i stubben som är kvar efter amputation. Till exempel hos amputerade som tappade musklerna (på grund av amputation ovanför armbågen), förblev handkartorna desamma som hos dem som inte alls kunde skicka eller ta emot signaler från extremiteten (på grund av nervskador). Ändå är det fortfarande ett mysterium huruvida den lagrade handkartan i hjärnan orsakar fantomupplevelser i lemmen, eller om själva sensationerna bevarar handkartan i hjärnan.
Kampanjvideo:
Hur hjärnan ser kroppen
Dessa resultat är dubbelt intressanta eftersom de motsäger konventionell visdom när det gäller hur hjärnan bildar och underhåller den sensoriska kartan över kroppen. Denna sensoriska karta kallas den somatosensory homunculus (från det grekiska för "lilla mannen") och har länge förvånat forskare med sin mycket organiserade struktur. Organiserat genom att hjärnan viker kroppsdelar som är mycket lika de på kroppen:
Det har länge varit tänkt att denna karta behöver en konstant ström av sensorisk inmatning från kroppen för att hålla den organiserad. Denna tanke har stöttats av ett betydande antal djurstudier som visar att när en lem amputeras invaderar kroppsregioner i närheten av homunculus och skriver över den saknade lemmens territorium.
En liknande omorganisation hittades hos människor. En studie från Tamar Makin och kollegor från 2013 fann att hjärnan efter amputation tar bort det återstående territoriet från den saknade armen. Deras studie visade också att detta grepp var relaterat till hur försökspersonerna använde sina kroppar: ju mer amputerade använde den återstående armen för dagliga aktiviteter, desto mer tog armen upp hjärnresurserna hos den saknade armen, eventuellt för att stödja överanvändningen av den intakta armen.
Kickert hittade en liknande omorganisation i sin grupp amputerade i området för den saknade armen i hjärnan, såväl som detaljerade handkartor. Detta innebär att detta område av hjärnan efter amputation inte bara förblir funktionellt utan också upprätthålls, trots den efterföljande omorganisationen - detta faktum har inte tidigare erkänts.
I själva verket kan den användas för att skapa fantastiska teknologier specifikt för lamslagen och funktionshindrade: "neuroproteser" som styrs direkt av hjärnan, vanligtvis genom elektroder implanterade i hjärnbarken. Den handkarta som sparats efter amputation kan användas för att driva enskilda fingrar i dessa neurocomputer-gränssnitt.
ILYA KHEL
