Hoe die brein geamputeerde ledemate onthou en voortgaan om hulle te beheer

Hoe die brein geamputeerde ledemate onthou en voortgaan om hulle te beheer
Die nuwe navorsing kan help om robotarms te ontwikkel. UfaBizPhoto / Shutter

Die meeste mense wat 'n ledemaat verloor het voel steeds sy teenwoordigheid dekades later. Hierdie verskynsel, genaamd "phantom limb", is lankal 'n raaisel. Maar met nuwe brein skandering met hoë resolusie, kan ons nou in die brein van amputees kyk vir voorheen verborge leidrade. Ons het onlangs drie treffende gevalle van amputees met ongelooflik gedetailleerde kaarte wat verteenwoordig al vyf ontbrekende vingers in hul brein.

Maar hoekom bly hierdie kaarte ondanks dekades sonder enige insette van die ontbrekende ledemaat? In 'n nuwe studie, gepubliseer in die joernaal eLife, het ons nou onthul dat die bedrag wat 'n persoon doelbewus hul fantoomlid kan beweeg, is van kritieke belang om te bepaal hoe soortgelyk hul brein se ontbrekende handhandkaart is vir diegene met twee hande. Ons studie toon dat fantoom ledemate nie net 'n interessante eienaardigheid is nie, maar 'n verskynsel wat aangewend kan word om voorheen onbeantwoorde vrae oor die brein te vra.

As 'n persoon ongelukkig genoeg is om 'n arm te verloor, gaan baie verander. Hoe sit jy op sokkies? Of maak 'n drankbottel oop? Wat minder op 'n persoon se gedagtes kan wees (vergewe die woordspeling) is hoe die verlies van 'n arm hul brein kan verander.

Daar is 'n paar keuse brein Real Estate wat een keer beheer beweging en sensasie van die verlore ledemaat. So, wat word daardie stukkies brein op die been? Dit kan 'n verrassend moeilike vraag wees om te beantwoord. Gewoonlik om die "arm" -gebied van die brein te verken - byvoorbeeld met breinbeeldvorming - sou ons raak of beweeg daardie arm. As die arm ontbreek, is dit 'n probleem.

Deur dekades van meestal dierlike navorsing het navorsers eerder die res van die liggaam aangeraak en beweeg om te sien of daar op hierdie ontbrekende handsone inbreuk voorkom. Dit het ons gewys dat as 'n aap byvoorbeeld 'n middelvinger verloor, die breinarea (wat een keer die middelvinger beheer het) oorgeneem word amper onmiddellik by die naburige indeks en ring vingers. Dit is 'n grondgebied inval, soos 'n liggaamlike spel van risiko.

Hierdie navorsing het 'n prent geskilder waar ou liggaamskaarte blykbaar weggegooi word en die waardevolle breinruimte herverdeel om ledemate te behou wat bly. Maar dit blyk ver van die hele storie te wees.

Phantom lesse

Aangesien diere moeilik is om ons te vertel wat hulle voel, is dit slegs deur menslike navorsing - baie daarvan onlangs - dat ons uitgevind het oor die fantasies van verlore liggaamsdele wat spook die brein van amputees, en die verrassende insig wat hulle aan die wetenskap bied.

Hoe die brein geamputeerde ledemate onthou en voortgaan om hulle te beheerBreinbeeldvorming toon gedetailleerde kaarte van die individuele vingers van die hand in amputees (onderkant) wat opwindend soortgelyk is in vergelyking met die handkaarte van die tweehandige beheerdeelnemers (bo). skrywer met dien verstande

Baie mense besef nie dat amputees nie net hul spook ledemate kan voel nie - die meeste het ook goeie beheer oor hul beweging. Ons het voorheen gewys dat amputees gevra word om hul fantoomvinger in die skandeerder te skuif lei tot pragtige kaarte van die individuele (ontbrekende) vingers (sien die foto hierbo). Die amputees in daardie studie is egter spesifiek gekies omdat hulle hoogs lewendige fantasies gehad het. Dit lei ons om te wonder, is dit hierdie fantoom sensasies wat die vermiste ledemaat lewendig in die brein hou?

Om dit te beantwoord, ons het onlangs skandeer 'n groot groep amputees met wisselende vlakke van fantoom sensasie, fantoom beweging en spookpyn. Ons het bevind dat die mate waarin 'n persoon hul fantoomvinger kon beweeg, was die beste aanduiding van hoe 'n kaart van twee handige persone hul kaart was.

Verrassend was fantoombeweging belangriker om die organisasie van hierdie handkaarte te voorspel as die eenvoudige lewenskragtigheid van fantoom sensasies - hoeveel hulle hul vermiste vingers kon voel. Ons was ook verbaas om te vind dat hierdie ontbrekende handkaarte bly, selfs in mense wat min of geen spookgevoelens het nie, wat aandui dat hierdie kaarte ongelooflik stabiel is sodra hulle gevorm het.

Uiteindelik wou ons weet wat aangaan in die ontbrekende armgebied van mense wat sonder limb gebore is (aangebore eenhanders). Hier het ons egter 'n probleem gehad: mense sonder ledemate gebore ondervind gewoonlik nie fantoom sensasies nie (alhoewel dit is 'n bietjie omstrede). Dit beteken dat ons nie hierdie deelnemers kan vra om hul fantoom in die skandeerder te skuif nie, soos ons met die amputees gedoen het.

Om aangebore eenhanders te vra om hul vermeende arm in die skandeerder te laat beweeg, het baie min handgemaakte aktiwiteit geproduseer (waarvan ons meestal dink, kan wees verwant aan visuele aspekte van ons taak). Maar om dieper te kyk, het ons 'n nuwe taktiek nodig gehad.

As jy jou regterhand beweeg, aktiveer dit die regterhand se eie handkaart in die linker (teenoorgestelde) kant van jou brein. Om die regterhand te beweeg, veroorsaak egter ook aktiwiteitsveranderinge wat ons toelaat om die Kaart van die onbewegende linkerhand aan die ander kant van die brein.

Deur ons eenhandige deelnemers te laat beweeg om hul intakte hand te beweeg, kan ons 'n indirekte blik op die ontbrekende handkaart neem. Toe amputees en twee-handers hul intakte hand beweeg het, het ons 'n baie handige handkaart op die ontbrekende hand gesien. Deelnemers wat sonder 'n hand gebore is, het nie sulke aktiwiteite getoon nie, wat ons nuwe selfvertroue gegee het. Daar is eintlik min of geen handkaart nie.

Phantom lemme vang ons aandag omdat hulle fassinerend en bizar is. Maar hulle wetenskaplike waarde word ook al hoe meer duidelik. Ons navorsing stel die vraag of mense hulle eksotiese handwerk eksplisiet kan opleer om hul vingerkaarte te herstel na 'n meer normale toestand. Dit lyk dalk nutteloos, maar wetenskaplikes by Pitt Universiteit in die VSA is tans besig om elektrodes in die ontbrekende vingerkaarte van verlamde pasiënte te impliseer, sodat hulle beheer en voel individuele vingers van 'n robot hand. Dit kan binnekort tyd wees vir die spook hand oefensessie.Die gesprek

Oor Die Skrywer

Harriet Dempsey-Jones, Na-doktorale Navorser in Kognitiewe Neurowetenskappe, UCL

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

{AmazonWS: searchindex = Books; sleutelwoorde = ledemate verloor; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

Facebook-ikoonTwitter-ikoonrss-ikoon

Kry die nuutste per e-pos

Emailcloak = {af}