Studie van mensen met een hand onthult hoe de hersenen zich aanpassen nadat ze een lichaamsdeel hebben verloren

Studie van mensen met een hand onthult hoe de hersenen zich aanpassen nadat ze een lichaamsdeel hebben verloren
Drummer Rick Allen heeft de amputatie van een van zijn armen overwonnen. Matt Becker / weerman / wikipedia, CC BY-SA

Het begrijpen van hoe het menselijk brein werkt, is een van de belangrijkste doelen van de wetenschap. En een van de eerste stappen om zijn geheimen bloot te leggen, is door uit te zoeken hoe de hersenen zijn georganiseerd. Onze huidige mening gaat terug tot baanbrekend werk van de neurochirurg Wilder Penfield in de 1940s, die het verband legden tussen de organisatie van de hersenen en ons vermogen om ons lichaam te besturen.

Penfield stimuleerde bepaalde hersengebieden van zijn patiënten elektrisch en merkte dat ze ongewild bewogen, of meldden gewaarwordingen van specifieke delen van hun lichaam als reactie. Dit was de basis voor het idee dat de hersenen een kaart van het lichaam bevatten, waarin verschillende regio's verschillende lichaamsdelen besturen. Maar nu, bijna 80 jaar later, suggereert een nieuwe studie een alternatief idee.

Er zijn veel manieren om de link tussen de hersenorganisatie en zijn functie te bestuderen. Een daarvan is het observeren van de reactie van de hersenen op een ingrijpende fysieke verandering, zoals het verliezen van een lichaamsdeel of het zonder één geboren worden. Wat gebeurt er bijvoorbeeld met het hersengebied dat de hand bestuurt als de hand niet meer bestaat?

Toen wetenschappers deze vraag voor het eerst begonnen te verkennen, merkten ze op dat het hersengebied dat de hand vroeger vertegenwoordigde "overgenomen" door de naburige regio's in de hersenen. Op deze manier zouden de hersenen reorganiseren door een strijd om het hersengebied, met de winnende buurregio die het gebied claimt voor zijn eigen functionele doel.

Evenzo wordt de onbezette cortex bij mensen zonder hand geboren, waar sensorische input niet verloren ging, maar nooit echt bestond, en wordt gerekruteerd om de overblijvende arm van de one-hander weer te geven. Deze extra hersenhulpbronnen zijn gesuggereerd om toe te staan ​​dat één-handers hun resterende arm gebruiken om de ontbrekende handfunctie te vervangen.

De nieuwe studie door mijn collega's, gepubliceerd in Current Biology, suggereert een handers een reeks creatieve strategieën te gebruiken om complexe alledaagse taken te voltooien - waarbij lichaamsdelen worden betrokken die worden bestuurd door hersengebieden die niet in de buurt van het ontbrekende handgebied liggen (zie afbeelding). Dit maakte dat ze zich afvroegen of hersenreorganisatie echt wordt bepaald door buurtrelaties in de hersenen.

Het experiment

De wetenschappers bestudeerden 17-mensen geboren met slechts één hand en 24-mensen met twee handen. Deelnemers werden gevraagd om taken uit te voeren in het lab, van een cadeautje inpakken tot een fles openen of een was vouwen. Deze ogenschijnlijk alledaagse taken vereisen in feite een immense coördinatie tussen onze twee handen en vormen daarom een ​​voortdurende uitdaging voor mensen die slechts één hand hebben. Eenhanders hebben met succes de taken voltooid met behulp van een divers repertoire van compenserende strategieën, variërend van het gebruik van hun benen, lippen, prothese of overblijvende arm om de taken uit te voeren die normaal gesproken twee handen omvatten.

Omdat deze handelingen lichaamsdelen omvatten die niet allemaal worden beheerst door gebieden die dichtbij de ontbrekende hand liggen, wilden de wetenschappers weten wat er in de hersenen van deze opmerkelijke mensen gebeurt. Ze vroegen de deelnemers om eenvoudige bewegingen uit te voeren met deze verschillende lichaamsdelen en volgden hun hersenactiviteit.


Haal het laatste uit InnerSelf


Functionele MRI-scans onthulden dat de representaties van verschillende lichaamsdelen die werden gebruikt om de handfunctie te vervangen, rechtstreeks op de corticale ruimte werden geplaatst die de hand zou hebben vertegenwoordigd. Met andere woorden, het hersengebied dat de hand zou vertegenwoordigen, werd in plaats daarvan gebruikt om de lippen, voeten of armen te ondersteunen.

Hoewel deze studie niet de eerste is die een lichaamsdeel aantoont dat het gebied van de hersenschors van een ander lichaamsdeel binnendringt, is het de eerste die meerdere lichaamsdelen laat zien die profiteren van hetzelfde hersengebied - ongeacht of deze regio's dicht bij elkaar liggen andere in de hersenen.

Het lijkt er dus op dat er veel meer flexibiliteit in de hersenen is dan we eerder dachten, aangezien de beschikbare cortex kan worden toegewezen aan lichaamsdelen die de functionaliteit van de ontbrekende hand delen.

Reorganisatie of heroriëntatie?

Een manier om deze resultaten in context te plaatsen, is door te vragen, wat als het handgebied niet per se het handgebied vertegenwoordigt, maar alleen het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor de functie die normaal door die hand wordt gedragen?

Als deze interpretatie correct is, hebben we de hersenorganisatie verkeerd begrepen als zijnde gebaseerd op lichaamsdelen in plaats van op lichaamsfunctie. Hoewel het op dit moment speculatief is, is het intrigerend om te denken dat we dit al zo lang fout hadden kunnen doen.

Hoe opwindend deze ideeën ook zijn, we moeten voorzichtig zijn en onthouden dat dit op dit moment nog steeds een werkende theorie is. Het aan elkaar knopen van deze reeksen ontdekkingen heeft echter belangrijke implicaties. Niet alleen zal het ons helpen de theorie van de hersenorganisatie te herschrijven, het zal ons ook informeren over hoe we hersenhuishouding kunnen gebruiken om betere interfaces te maken tussen de hersenen en ondersteunende en zelfs augmentatieve technologie.

Inderdaad, als de hersenen misbruik kunnen maken van het gebied van de ontbrekende hand om een ​​groot aantal andere lichaamsdelen te vertegenwoordigen, kan het dan ook worden gebruikt om kunstmatige lichaamsdelen zoals een prothetische arm?

Over de auteur

Rebecca Nutbrown, PhD Candidate in Neuroscience, UCL

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.


Related Books:

{AmazonWS: searchindex = Books; keywords = 0965280519; maxresults = 1}

{AmazonWS: searchindex = Books; keywords = 1622085582; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}