Uusi tutkimus voi auttaa kehittämään robottihaaroja. UfaBizPhoto / Shutterstock

Useimmat ihmiset, jotka ovat menettäneet raajan tuntuu edelleen sen läsnäolosta vuosikymmeniä myöhemmin. Tämä ilmiö, jota kutsutaan "fantomirajaksi", on jo pitkään ollut mysteeri. Mutta uuden ultra-korkean resoluution aivojen skannauksen avulla voimme nyt tarkastella ampuaattien aivoja aiemmin piilotettuja vihjeitä varten. Olemme hiljattain osoittaneet kolme silmiinpistävää tapausta, joissa on amputeeita uskomattoman yksityiskohtaiset kartat kaikki viisi puuttuvaa sormea ​​aivoissaan.

Mutta miksi nämä kartat säilyvät vuosikymmeniä huolimatta ilman mitään puuttuvan rajan panosta? Uudessa tutkimuksessa julkaistu lehdessä eLife, olemme nyt paljastaneet, että määrä, jonka ihminen voi tarkoituksellisesti ”siirtää” niiden fantomipiiriin, on ratkaisevan tärkeää määritettäessä, kuinka samanlainen heidän aivojensa puuttuva käsi-kartta on niille, joilla on kaksi kättä. Tutkimuksemme osoittaa, että phantom-raajat eivät ole vain mielenkiintoinen outo, vaan ilmiö, jota voidaan hyödyntää kyselemään aikaisemmin vastaamattomia kysymyksiä aivoista.

Jos ihminen on valitettavasti menettämässä kättä, paljon muuttuu. Miten laitat sukat? Tai avaa juomapullo? Mikä voi olla vähemmän ihmisen mielessä (armahda punaista), miten käden menettäminen voi muuttaa aivojaan.

On olemassa jonkin verran valinnan aivojen kiinteistöjä, jotka kerran kontrolloivat kadonneen raajan liikkumista ja tuntemusta. Joten, mitä aivot ovat tällä hetkellä? Tämä voi olla yllättävän kova kysymys. Tavallisesti tutkitaan aivojen "käsivarren" aluetta - esimerkiksi aivokuvantamisen avulla kosketa tai siirrä sitä. Jos tämä varsi puuttuu, tämä aiheuttaa ongelmia.

Vuosikymmenten enimmäkseen eläinkokeiden kautta tutkijat ovat sen sijaan koskettaneet ja siirtäneet kehon jäljellä olevia osia nähdäkseen, näyttäkö mitään puuttuvan tähän puuttuvaan käsialueeseen. Tämä on osoittanut meille, että jos esimerkiksi apina menettää keskisormen, aivojen alue (joka kerran ohjasi keskisormea) on otettu käyttöön melkein välittömästi mukaan naapurimaiden indeksin ja sormien. Se on alueen invaasio, joka on paljon kuin ruumiinpeli.

Tämä tutkimus maalasi kuvan, jossa vanhat kehon kartat pyyhitään pois ja arvokas aivotila jakautuu edelleen pysyvien raajojen tukemiseen. Mutta tämä osoittautuu kaukana koko tarinasta.

Phantom-opetukset

Koska eläimillä on vaikea kertoa meille, mitä he tuntevat, se on vain ihmisen tutkimustyön kautta - paljon sen viime aikoina - että olemme saaneet tietää kadonneiden ruumiinosien fantomeista, jotka kummittele amputeiden aivotja yllättäviä oivalluksia, joita ne tarjoavat tiede.

Aivojen kuvantaminen paljastaa yksityiskohtaiset kartat käden yksittäisistä sormista ampuuteissa (alareunassa), jotka ovat hämmästyttäviä samankaltaisia ​​kuin käsikäyttöiset kahden käden ohjausosapuolet (alkuun). Tekijä toimitti

Monet ihmiset eivät ymmärrä, että ampuutit eivät vain voi tuntea fantomaattisia raajojaan - useimmiten myös hyvä liikkuvuus. Olemme aiemmin osoittaneet, että kehotetaan ampujaa siirtämään fantantti- sormiaan skanneriin tulokset kauniissa kartoissa yksittäisiä (puuttuvia) sormia (katso kuva yllä). Tässä tutkimuksessa olevat amputeet valittiin kuitenkin nimenomaan siksi, että niillä oli erittäin elävät fantantit. Tämä johtaa meidät miettimään, ovatko nämä fantomiantemat, jotka pitävät puuttuvan raajan elossa aivoissa?

Voit vastata tähän me äskettäin skannasi suuren joukon amputeita, joilla oli vaihtelevia fantomaattisia tunteita, fantomiliikkeitä ja fantomikipuja. Huomasimme, että se, missä määrin ihminen voisi siirtää fantomaattisia sormiaan, oli paras indikaattori siitä, kuinka samankaltainen kahden käden henkilön kartta heidän karttansa oli.

Yllättäen fantomiliike oli tärkeämpää ennustaa näiden käyntikarttojen organisaatiota kuin fantoma-tunteiden yksinkertaisuus - kuinka paljon he voisivat tuntea puuttuvat sormensa. Olimme myös yllättyneitä huomatessamme, että nämä puuttuvat käsikartat pysyvät edes ihmisissä, joilla on vain vähän tai ei mitään fantomia, mikä osoittaa, että nämä kartat ovat uskomattoman vakaita, kun ne ovat muodostuneet.

Lopuksi halusimme tietää, mitä tapahtuu puuttuvassa käsivarren alueella, joka on syntynyt ilman raajoja (synnynnäisiä yhden käsittäjiä). Täällä meillä oli kuitenkin ongelma: ihmiset, jotka ovat syntyneet ilman raajoja eivät tyypillisesti koe fantomia (vaikka tämä onkin hieman kiistanalainen). Tämä tarkoitti sitä, että emme voineet pyytää näitä osallistujia siirtämään fantomiaan skanneriin, kuten teimme ampuutien kanssa.

Pyydettäessä synnynnäisiä yhden käden kättäjiä kuvittelemaan puuttuvan käsivarren siirtäminen skanneriin tuotti hyvin vähän käsinkaltaista toimintaa (joista suurin osa on mielestämme mahdollista) visuaalisia näkökohtia tehtävämme). Mutta syvemmälle, tarvitsimme uuden taktiikan.

Kun siirrät oikeaa kättäsi, tämä aktivoi oikean käden oman kartan aivojesi vasemmalla puolella. Oikean käden siirtäminen aiheuttaa kuitenkin myös aktiviteettimuutoksia, joiden avulla voimme nähdä liikkumattoman vasemman käden kartta aivojen toisella puolella.

Joten saamalla yhden käden osallistujamme liikkumaan koskemattomalla kädellään, voisimme kaapata epäsuoran katseen puuttuvan käden kartan. Kun ampuaatit ja kaksikädensijat muuttivat koskemattomia käsiään, näimme puuttuvan käden puolella hyvin normaalin näköisen käsikartan. Osallistujat, jotka ovat syntyneet ilman kättä, eivät osoittaneet tällaista toimintaa, mikä antoi meille uutta luottamusta, ei todellakaan ole lainkaan lainkaan käsikarttaa.

Phantom-raajat ottavat huomiomme, koska ne ovat kiehtovia ja outoja. Niiden tieteellinen arvo on kuitenkin tulossa yhä selvemmäksi. Tutkimuksemme herättää kysymyksen siitä, voisivatko ihmiset pystyä kouluttamaan fantomikäsinsä nimenomaan palauttamaan sormikarttansa normaalia tilaan. Tämä saattaa tuntua turhalta, mutta Yhdysvaltain Pitt-yliopiston tutkijat istuttavat parhaillaan elektrodeja halvaantuneiden potilaiden puuttuviin sormikarttoihin, jotta he voivat hallita ja tuntea robotin käden yksittäisiä sormia. Phantom-käsiharjoitteluun saattaa tulla aika.

Author

Harriet Dempsey-Jones, kognitiivisten neurotieteiden tutkijatohtori, UCL

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon