Studier av enhendte mennesker avslører hvordan hjernen tilpasser seg etter å ha mistet en kroppsdel

Studier av enhendte mennesker avslører hvordan hjernen tilpasser seg etter å ha mistet en kroppsdel
Drummer Rick Allen har overvunnet amputasjonen av en av armene hans. Matt Becker / weatherman / wikipedia, CC BY-SA

Å forstå hvordan menneskelig hjerne fungerer, er et av de viktigste målene for naturvitenskapen. Og en av de første skrittene for å avdekke sine hemmeligheter ligger i å finne ut hvordan hjernen faktisk er organisert. Vår nåværende visning går tilbake til banebrytende arbeid av nevrokirurgen Wilder Penfield i 1940s, som etablerte forbindelsen mellom hjernens organisasjon og vår evne til å operere vår kropp.

Penfield stimulerte elektrisk hjerneområder av sine pasienter og oppdaget at de ufrivillig flyttet, eller rapporterte følelser fra bestemte deler av kroppen som svar. Dette var grunnlaget for ideen om at hjernen inneholder et kart over kroppen, der forskjellige regioner kontrollerer ulike kroppsdeler. Men nå, nesten 80 år senere, foreslår en ny studie en alternativ ide.

Det er mange måter å studere sammenhengen mellom hjernens organisasjon og dens funksjon. Den ene er ved å observere hjernens respons på en dyp fysisk forandring, for eksempel å miste en kroppsdel ​​eller bli født uten en. For eksempel, hva skjer med hjernegionen som styrer hånden når hånden ikke lenger eksisterer?

Når forskerne først begynte å utforske dette spørsmålet, observert de at hjernen som tidligere representerte hånden, blir "tatt over" av nabolandene i hjernen. På denne måten ville hjernen omorganisere seg gjennom en kamp for hjernens territorium, med vinnende naboområde som hevder området for sitt eget funksjonelle formål.

På samme måte ble den ubesatte cortex hos mennesker født uten hånd hvor sensorisk inngang ikke ble tapt, men aldri eksistert i utgangspunktet, rekruttert til å representere enhånders restarm. Disse ekstra hjernemessige ressursene har blitt foreslått for å tillate enhåndsfører å benytte sin gjenværende arm for å erstatte den manglende håndfunksjonen.

Imidlertid ny studie av mine kolleger, publisert i Current Biology, antyder at en handers bruker en rekke kreative strategier for å fullføre komplekse hverdagsoppgaver - involverer kroppsdeler som styres av hjernegrupper som ikke ligger nær det manglende håndområdet (se bildet). Dette fikk dem til å spørre om hjernens omorganisering virkelig er bestemt av nabolagets relasjoner i hjernen.

Eksperimentet

Forskerne studerte 17 mennesker født med bare en hånd og 24 mennesker med to hender. Deltakerne ble bedt om å utføre oppgaver i laboratoriet, fra å pakke inn en gave til å åpne en flaske eller legge på klesvask. Disse tilsynelatende verdslige oppgavene krever faktisk enorm samordning mellom våre to hender, og utgjør derfor kontinuerlige utfordringer for mennesker som bare har en hånd. Enhåndshandlere fullførte oppgavene med et mangfoldig repertoar av kompenserende strategier, alt fra å bruke bena, leppene, protesen eller den resterende armen til å utføre oppgavene som vanligvis involverer to hender.

Siden disse handlingene inkluderte kroppsdeler som ikke alle kontrolleres av områder nær det som styrer den manglende hånden, ønsket forskerne å vite hva som skjer i hjernen til disse bemerkelsesverdige menneskene. De spurte deltakerne om å utføre enkle bevegelser med disse ulike kroppsdelene og spore sin hjernevirksomhet.


Få det siste fra InnerSelf


Funksjonell MR-skanning avslørte at representasjonene av ulike kroppsdeler som ble brukt til å erstatte håndfunksjonen, kartlegges rett inn på det kortikale rommet som ville ha representert hånden. Med andre ord, hjernen området som ville ha representert hånden ble brukt i stedet for å støtte lepper, føtter eller armer.

Selv om denne studien ikke er den første som demonstrerer en kroppsdel ​​som invaderer regionen av hjernebarken av en annen kroppsdel, er den den første som viser flere kroppsdeler som har samme hjerneområde - uansett om disse områdene er nær hver andre i hjernen.

Så det ser ut til at det er mye mer fleksibilitet i hjernen enn vi tidligere trodde, da den tilgjengelige cortexen kan tildeles kroppsdeler som deler den manglende håndens funksjonalitet.

Omorganisering eller omorientering?

En måte å sette disse resultatene i kontekst er å spørre, hva om håndområdet ikke representerer håndområdet selv, men bare den delen av hjernen som har ansvaret for funksjonen som normalt bæres av den hånden?

Hvis denne tolkningen er riktig, har vi vært misforståelse hjernens organisasjon som å være basert på kroppsdeler snarere enn på kroppsfunksjon. Mens spekulativ på dette punktet, er det spennende å tro at vi kunne ha vært galt om dette så lenge.

Like spennende som disse ideene er, må vi være forsiktig og husk at dette fortsatt er en arbeidsteori for øyeblikket. Sammenbinding av disse strengen av funn har imidlertid viktige implikasjoner. Ikke bare vil det hjelpe oss med å omskrive teorien om hjernens organisasjon, det vil informere oss om hvordan vi kan utnytte hjerneromorganisering for å få bedre grensesnitt mellom hjernen og hjelpende og til og med økende teknologi.

Faktisk, hvis hjernen kan dra nytte av det manglende håndområdet til å representere en mengde andre kroppsdeler, kan den også brukes til å representere og kontrollere kunstige kroppsdeler som for eksempel en prosthetisk arm?

Om forfatteren

Rebecca Nutbrown, PhD kandidat i nevrovitenskap, UCL

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


Relaterte bøker:

{amazonWS: searchindex = Bøker, ordenes = 0965280519; maxresults = 1}

{amazonWS: searchindex = Bøker, ordenes = 1622085582; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}