Amputere rapporterer ofte fenomenet "fantom lemmer", hvor de fortsatt kan fornemme tilstedeværelsen av manglende fingre, hender, armer, føtter eller ben, og til og med føler smerte hvor de amputerte delene en gang var. Hittil har vitenskapen ikke hatt noen forklaring på dette fenomenet.

Nå har forskere fra Oxford University, ved hjelp av ultrahøyoppløselig bildebehandling, studert hjernen til amputere for å se hvordan hjernen deres endres etter tap av en arm. Å se hjernen på dette detaljnivået har avslørt for første gang at amputere hjerner beholder et utrolig detaljert kart over manglende hånd og individuelle fingre. Eksistensen av dette detaljerte håndkartet i hjernen - tiår etter amputasjon - kan være en del av forklaringen av fantomlidfenomenet.

Sensorisk deprivasjon, for eksempel hos personer som opplever blindhet, døvhet eller amputasjon, har lenge vært en fruktbar avenue for forskere som studerer hjernens plastisitet. Lederforsker Sanne Kikkert, med sine kolleger fra Hand og Brain Lab ledet av lektor Tamar Makin, benyttet seg av ett aspekt av phantom limb fenomenet hvor amputere ikke bare kan føle nærvær av eller sensasjon i det savnede lemmen, men kan også "kontrollere" deres fantomhender også. Ved å be enkeltpersoner flytte sine fantomfinger individuelt mens de har hjernen skannet, kan representasjonen av fantomhanden i hjernen kartlegges i detalj.

Tidligere forskning har vist det flytte fantomhånden skaper aktivitet i hjernen til amputere, men til nå har det vært vanskelig å si hva denne aktiviteten virkelig representerer. Det er vanskelig å bevise for eksempel at hjernens aktivitet indikerer eksistensen av et kart over den manglende hånden, i motsetning til noen unormal aktivitet på grunn av amputasjonen.

Kikkertstudien viser at fantomhåndaktivitetsmønstre inneholder viktige kjennetegn ved "normal" håndrepresentasjon, for eksempel den romlige utformingen av fingrene i forhold til hverandre. Faktisk var laget i stand til å demonstrere at håndkartene til fantomhendene var godt innenfor rekkevidden av dem som ble funnet i en kontrollprøve av tohåndsdeltakere. Med tanke på at de samplede amputere mistet hendene sine mellom 25 og 31 år tidligere, er dette ganske utrolig.

Hjernebilder viser detaljerte kart over håndens individuelle fingre i amputere (bunn) som er oppsiktsvekkende lik i forhold til håndkartene til de tohånds kontrolldeltakere (topp). Forfatter gittI deres papir, publisert i tidsskriftet eLife, var forskerne også i stand til å motbevise noen andre, mer trivielle forklaringer for fantomhjerneaktivitet. De viste at phantom hånd aktivering ikke bare resulterer fra aktivering av muskler eller nerver i de resterende lemmer av amputasjonene. For eksempel var håndkartene det samme i amputere som manglet disse musklene (på grunn av amputasjon over albuen) eller som ikke kunne sende eller motta innganger til lemmen i det hele tatt (på grunn av nerveskader). Imidlertid forblir det fortsatt et mysterium om hjernens bevarte håndkart forårsaker fantom lem sensasjoner, eller om følelsene selv bevare håndkartet i hjernen.

Hvordan sinnet ser kroppen

Disse funnene er dobbelt spennende fordi de står i kontrast til tradisjonell visdom om hvordan sensorisk kroppskart i hjernen genereres og vedlikeholdes. Dette sensoriske kartet er kjent som somatosensorisk homunculus (fra gresk for "liten mann"), og det har lenge fascinert forskere på grunn av sin høyt organiserte struktur. Organisert, ved at kroppsdelene legges ut i hjernen på en svært lik måte som de er på kroppen:

Et diagram av "sensorisk homunculus", som viser hvordan kroppsdeler er kartlagt til hjernen (vist i tverrsnitt). OpenStax College / Rice University, CC BYDet har lenge vært antatt at dette kartet trenger en konstant strøm av sensorisk inngang fra kroppen for å opprettholde sin organisasjon. Denne ideen ble støttet av betydelig dyreforskning som viser at når et lem er amputert, ligger områdene av kroppen nærliggende til det lemme på homunculus invadere og overskrive territoriet til den manglende lemmen.

Liknende omorganisering er dokumentert hos mennesker. En 2013 studere av Tamar Makin og kollegaer viste at etterfølgende amputasjon kaprer den gjenværende hånden på hjernens territorium av den manglende hånden. Deres studie viste også at denne overtakelsen var relatert til måten deltakerne bruker sine kropper på: jo flere amputere brukte sin gjenværende hånd for å fullføre daglige aktiviteter, jo mer hånden tok opp den manglende håndens hjernemessige ressurser, sannsynligvis for å støtte overbruk av den intakte hånden.

Kikkert fant lignende omorganisering i hennes gruppe av amputere i det manglende håndområdet i hjernen, samt de detaljerte håndkartene. Dette betyr at følgende amputasjon ikke bare er opprettholdt av den opprinnelige funksjonaliteten til dette hjerneområdet, men det ser ut til å opprettholdes til tross for omorganiseringen som også finner sted - et faktum som ikke tidligere er blitt gjenkjent.

Dette kan bli brukt i noen ganske fantastisk teknologi utviklet for amputere og funksjonshemmede personer: "neuroprosthetics" refererer til kunstige lemmer som styres direkte av hjernen, vanligvis gjennom elektroder implantert i cortex. Håndkortene bevart i hjernen etter at amputasjonen kunne utnyttes for å tillate individuell fingerbevegelse for disse hjernemaskinsgrensesnittene.

Som grupperapporten, "finner de igjen" spørsmålet om hva som skjer med et kortikal territorium når de viktigste inngangene er fjernet "- og gir nye muligheter for dypere forklaringer av homunculus i oss alle.

Om forfatteren

Harriet Dempsey-Jones, forsker i klinisk nevrovitenskap, University of Oxford

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon