Hoe de hersenen geamputeerde ledematen onthouden en blijft beheersen

Hoe de hersenen geamputeerde ledematen onthouden en blijft beheersen
Het nieuwe onderzoek kan helpen bij het ontwikkelen van robotarmen. UfaBizPhoto / Shutterstock

De meeste mensen die een ledemaat verloren hebben nog steeds zijn aanwezigheid voelen decennia later. Dit fenomeen, genaamd "fantoomledemaat", is lang een mysterie geweest. Maar met nieuwe hersenscans met ultrahoge resolutie zijn we nu in staat om in de hersenen van geamputeerden naar eerder verborgen aanwijzingen te kijken. We hebben onlangs drie opvallende gevallen van geamputeerden laten zien ongelooflijk gedetailleerde kaarten die vertegenwoordigen alle vijf missende vingers in hun hersens.

Maar waarom blijven deze kaarten bestaan, ondanks decennia zonder enige inbreng van de ontbrekende ledemaat? In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift eLife, we hebben nu onthuld dat de hoeveelheid die een persoon doelbewust zijn fantoomlid kan "bewegen" van cruciaal belang is om te bepalen hoe vergelijkbaar de handshandkaart van zijn hersenen is voor diegenen die twee handen hebben. Ons onderzoek laat zien dat fantoompaden niet alleen een interessante rariteit zijn, maar een fenomeen dat kan worden gebruikt om eerder onbeantwoorde vragen over de hersenen te stellen.

Als een persoon ongelukkig genoeg is om een ​​arm te verliezen, zal er veel veranderen. Hoe trek je sokken aan? Of een drinkfles openen? Wat misschien minder is voor de geest van een persoon (excuseer de woordspeling) is hoe het verliezen van een arm hun hersenen kan veranderen.

Er is een keuze uit hersenvastgoed die ooit de beweging en het gevoel van de verloren ledemaat beheerste. Dus, wat zijn die stukjes brein die tot nu toe opkomen? Dit kan een verrassend moeilijke vraag zijn om te beantwoorden. Normaal om het "arm" gebied van de hersenen te verkennen - met bijvoorbeeld hersenscans - zouden we dat doen raak of beweeg die arm. Als die arm ontbreekt, vormt dit een probleem.

Door tientallen jaren van voornamelijk dierlijk onderzoek hebben onderzoekers in plaats daarvan de resterende delen van het lichaam aangeraakt en verplaatst om te zien of er iets lijkt te zijn dat inbreuk maakt op deze ontbrekende handzone. Dit heeft ons laten zien dat als bijvoorbeeld een aap een middelvinger verliest, het hersengebied (dat ooit de middelvinger bestuurde) wordt overgenomen bijna onmiddellijk Door de naburige wijsvinger en ringvinger. Het is een territoriuminvasie die lijkt op een lichamelijk risicospel.

Dit onderzoek schilderde een foto waarop oude lichaamskaarten lijken te zijn weggevaagd en de waardevolle hersenruimte is herverdeeld ter ondersteuning van ledematen die overblijven. Maar dit blijkt verre van het hele verhaal te zijn.

Phantom lessen

Omdat dieren moeite hebben ons te vertellen wat ze voelen, is het alleen door menselijk onderzoek - veel van het recente - dat we te weten zijn gekomen over de fantomen van verloren lichaamsdelen die achtervolgen de hersenen van geamputeerdenen de verrassende inzichten die ze bieden aan de wetenschap.


Haal het laatste uit InnerSelf


Hoe de hersenen geamputeerde ledematen onthouden en blijft beheersenHersenen imaging onthult gedetailleerde kaarten van de individuele vingers van de hand in geamputeerden (onderkant) die opzienbarend vergelijkbaar zijn vergeleken met de handkaarten van de tweehandige controle deelnemers (boven). auteur voorzien

Veel mensen realiseren zich niet dat geamputeerden niet alleen hun fantoomleden kunnen voelen - de meesten ook goede controle over hun beweging. We hebben eerder laten zien dat het geamputeerden vraagt ​​om hun fantoomvingers in de scanner te plaatsen resulteert in prachtige kaarten van de individuele (ontbrekende) vingers (zie afbeelding hierboven). De geamputeerden in die studie werden echter specifiek geselecteerd omdat ze zeer levendige fantomen hadden. Dit leidde ons ertoe om ons af te vragen, zijn het deze fantasiesensaties die het ontbrekende ledemaat levend houden in de hersenen?

Om dit te beantwoorden, we hebben onlangs gescand een grote groep geamputeerden met verschillende niveaus van fantoombeleving, fantoombeweging en fantoompijn. We ontdekten dat de mate waarin een persoon zijn fantoomvingers kon bewegen de beste indicator was van hoe een kaart met twee handen de kaart was.

Verrassend genoeg was fantoombeweging belangrijker in het voorspellen van de organisatie van deze handkaarten dan de eenvoudige levendigheid van fantoomsensaties - hoeveel ze hun ontbrekende vingers konden voelen. We waren ook verbaasd toen we ontdekten dat deze ontbrekende handkaarten zelfs blijven bestaan ​​bij mensen die weinig tot geen fantoomsensaties hebben, wat aangeeft dat deze kaarten ongelooflijk stabiel zijn als ze eenmaal zijn gevormd.

Ten slotte wilden we weten wat er aan de hand is in het gebied van de ontbrekende arm van mensen die zonder ledematen worden geboren (congenitale eenhanders). Hier hadden we echter een probleem: mensen zonder ledematen ervaar normaal gesproken geen fantoomsensaties (hoewel dit is een beetje twistziek). Dit betekende dat we deze deelnemers niet konden vragen om hun fantoom in de scanner te verplaatsen, zoals we deden met de geamputeerden.

Het vragen aan congenitale eenhanders om zich voor te stellen hun ontbrekende arm in de scanner te verplaatsen, produceerde heel weinig handachtige activiteit (waarvan de meeste denken dat het kan gerelateerd aan visuele aspecten van onze taak). Maar om dieper te kijken, hadden we een nieuwe tactiek nodig.

Wanneer u uw rechterhand beweegt, activeert dit de rechterhandkaart in de linker (tegenovergestelde) zijde van uw hersenen. Het verplaatsen van de rechterhand veroorzaakt echter ook wijzigingen in de activiteit waardoor we de kaart van de onbeweeglijke linkerhand aan de andere kant van de hersenen.

Dus door onze deelnemers met één hand hun intacte hand te verplaatsen, konden we een indirecte blik werpen op de ontbrekende handkaart. Toen geamputeerden en twee-handers hun intacte hand bewogen, zagen we een heel normaal ogende handkaart aan de ontbrekende kant van de hand. Deelnemers die zonder een hand werden geboren, vertoonden niet zo'n activiteit en gaven ons nieuw zelfvertrouwen, er is helemaal geen handgeschreven kaart.

Spookmaten trekken onze aandacht omdat ze fascinerend en bizar zijn. Maar hun wetenschappelijke waarde wordt ook steeds duidelijker. Ons onderzoek werpt de vraag op of mensen hun fantoomhand expliciet kunnen trainen om hun vingerkaarten in een meer normale toestand te herstellen. Dit lijkt misschien zinloos, maar wetenschappers van de universiteit Pitt in de VS implanteren momenteel elektroden in de ontbrekende vingerkaarten van verlamde patiënten, waardoor ze controle en voel individuele vingers van een robothand. Het kan binnenkort tijd zijn voor de fantoomhandtraining.The Conversation

Over de auteur

Harriet Dempsey-Jones, postdoctoraal onderzoeker in cognitieve neurowetenschappen, UCL

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{AmazonWS: searchindex = Books; keywords = geamputeerde; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}