Полученные результаты ставят под сомнение теории о крупномасштабной реорганизации мозга после потери конечности
Новое исследование показывает, что мозг сохраняет карту кисти еще долгое время после ее ампутации.
Мозг сохраняет место для отсутствующей конечности даже спустя годы после ее исчезновения.
У трех женщин, перенесших плановую ампутацию кисти, сканирование мозга выявило удивительно стойкие карты областей кисти, которые в одном случае сохранялись в течение пяти лет. Результаты, опубликованные 21 августа в журнале Nature Neuroscience, опровергают давнюю идею о том, что мозг взрослого человека видоизменяется после изменений в организме, таких как ампутация.
Более ранние исследования, в основном на грызунах и нечеловеческих приматах, показали, что после того, как у человека пропадает конечность, структура мозга меняется. Считалось, что область мозга, которая раньше получала информацию от отсутствующей руки, будет передана соседним областям, особенно тем, которые соответствуют лицу и губам.
Но эта идея не согласуется с распространенным явлением: люди часто сохраняют яркие ощущения своей отсутствующей конечности, в том числе так называемую фантомную боль, говорит Хантер Шон, нейробиолог из Питтсбургского университета. “Эти две идеи о том, что «мозг полностью меняется», и переживание человека с ампутированной конечностью, говорящего: «Я все еще чувствую конечность», очень сильно противоречат друг другу».
Шон и его коллеги решили посмотреть, как мозг приспосабливается — или не приспосабливается — после ампутации. В исследовании приняли участие три женщины, которым предстояла плановая ампутация кисти, каждая из которых согласилась на функциональное МРТ-сканирование мозга до и после операции. “Они предложили свое время в один из самых сложных периодов своей жизни”, — говорит Шон.
Во время сканирования женщины по очереди шевелили пальцами, поджимали пальцы ног и поджимали губы. Эти небольшие движения вызвали изменения в кровотоке в головном мозге, которые привели к активизации первичной соматосенсорной коры — нейронной полосы, проходящей по обеим сторонам мозга, от чуть выше уха до макушки головы. Эта область отвечает за сигналы, поступающие от тела, включая прикосновение, боль и пространственное положение.
Как показало последующее сканирование мозга, после ампутации нервная система в этой области не изменилась. Когда женщины попытались пошевелить отсутствующими пальцами по очереди, у них проявились те же паттерны мозговой активности, что и раньше, хотя пальцев на месте не было. Поджатие губ не привело к какой-либо новой активности в области рук, что говорит о том, что губы не распространялись на эту территорию.
Карты кистей были четкими. Когда одной женщине сделали сканирование через пять лет после операции, карта ее кистей не показала явных отличий. Эти результаты согласуются со снимками 26 других пациентов с ампутированными конечностями, которые проанализировала команда. “Практически у всех пациентов с ампутированными конечностями, которых я сканирую, есть действительно убедительные доказательства того, что у них постоянно отсутствует рука”, — говорит Тамар Макин, когнитивный нейробиолог из Кембриджского университета.
По словам Дэна Фельдмана, нейробиолога из Калифорнийского университета в Беркли, который не принимал участия в исследовании, сравнение мозга трех женщин до и после операции “является мощным способом сказать, что в макроскопическом, глобальном масштабе мы действительно не можем обнаружить сильную перестройку”. новое исследование.
Однако, предупреждает он, “это не означает, что [реорганизации] нет на местном уровне, и она может привести к важным изменениям”. Но в более крупных масштабах, таких, как те, которые выявляются с помощью МРТ, “возможно, карты не меняются».
Это открытие может иметь значение для разработки более совершенных протезов и методов лечения фантомных болей в конечностях, которые часто встречаются и иногда изнуряют людей, потерявших конечности. Некоторые подходы направлены на то, чтобы остановить или изменить предполагаемую перестройку мозга, но Шон говорит, что они основаны на ошибочных выводах. “На мой взгляд, наше исследование говорит о том, что нам нужно перестать гоняться за сломанными картами мозга или пытаться исправить их, которые на самом деле не сломаны”.