Mapa těla mozku je překvapivě stabilní – i po ztrátě končetiny

Mapa těla mozku je překvapivě stabilní – i po ztrátě končetiny

Podle Katie Kavanagh A Přírodní časopis

Studie lidí s amputovanými rameny mozku zvýšila dlouhodobou víru: že mozková mapa těla se reorganizuje, aby kompenzovala chybějící části těla.

Předchozí výzkum navrhl, aby neurony v oblasti mozku, které drží tuto vnitřní mapu, nazývané primární somatosenzorická kůra, by vyrostly do sousední oblasti kůry, která dříve vycítila končetinu.

Ale nejnovější zjištění, Publikováno v Nature Neuroscience dne 21. srpnaOdhalujte, že primární somatosenzorická kůra zůstává pozoruhodně konstantní i roky po amputaci paže. Studie vyvrací základní znalosti v oblasti neurovědy, že ztráta končetiny má za následek drastickou reorganizaci této oblasti, říkají autoři.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

„Skoro každý neurovědec se prostřednictvím své učebnice dozvěděl, že mozek má schopnost reorganizace, a to je prokázáno prostřednictvím studií amputových,“ říká starší autor studie Tamar Makin, kognitivní neurovědec na University of Cambridge ve Velké Británii. Ale „učebnice se mohou mýlit,“ dodává. „Neměli bychom nic považovat za samozřejmost, zejména pokud jde o výzkum mozku.“

Objev by mohl vést k rozvoji lepších protetických zařízení nebo zlepšené léčby bolesti v „fantomových končetinách“ – když lidé nadále vcítí amputovanou končetinu. Mohlo by to také pomoci vědcům pracovat na obnovení pocitu u lidí, kteří měli amputace.

Mapování kortikální plasticity

Studie První autor Hunter Schone, neurovědec na University of Pittsburgh v Pensylvánii, říká, že předchozí zprávy od některých lidí s amputací ho a jeho kolegy vedly pochybovat o tom, že mapa mozku těla je po amputaci reorganizována. Tyto mapy jsou zodpovědné za zpracování smyslových informací, jako je dotyk nebo teplota, v konkrétních oblastech těla. „Řekli by:“ Stále cítím končetinu, stále se mohu pohybovat jednotlivými prsty ruky, kterou jsem po celá desetiletí neměl, „říká Schone.

Abychom prozkoumali tento rozpor, vědci sledovali tři lidi, kteří měli podstoupit amputaci jedné z jejich zbraní. Tým použil funkční magnetickou rezonanci (fMRI) k mapování kortikálních reprezentací těla před chirurgickým zákrokem a poté po amputaci po dobu až pěti let. Je to první studie, která to provede.

Před jejich amputacemi účastníci provedli různé pohyby, jako je klepání na prsty, putování rtů a ohýbání prstů na nohou, zatímco uvnitř skeneru fMRI, který měřil aktivitu v různých částech mozku. To umožnilo vědcům vytvořit kortikální „mapu“, která ukazuje, které regiony vycítily ruku. Pro testování myšlenky, že sousední neurony redistribují v kůře po amputaci, také vytvořili mapy sousední kortikální oblasti – v tomto případě část, která zpracovává pocity z rtů. Účastníci toto cvičení opakovali několikrát po jejich amputaci a poklepáním na „jejich fantomové prsty“, říká Schone.

Analýza odhalila, že reprezentace těla mozku byla konzistentní poté, co byla amputována paže. Dokonce i pět let po operaci byla kortikální mapa chybějící ruky stále aktivována stejným způsobem jako před amputací. Neexistoval také žádný důkaz, že by kortikální reprezentace rtů přesunula do oblasti rukou po amputaci – což je to, co navrhovaly předchozí studie.

Makin říká, že jejich studie je „nejoznávanější přímý důkaz“, že mapa těla mozku zůstává po ztrátě končetiny stabilní. „Je to jen proti základní znalosti oboru,“ říká.

Solaiman Shokur, neurongineer na Sant’anna School of Advanced Studies v Pise v Itálii, říká, že byl překvapen, když viděl důkazy „tak jasným způsobem“ a že výsledky „jsou v rozporu s něčím, co se věří v pole, a do jisté míry tak činí“.

Důsledky pro výzkum

Giacomo Valle, neuroengineer na Chalmers University of Technology v Gothenburgu ve Švédsku, ocenil metodiku studie a říká, že „po amputaci„ uvádí konečnou tečku – nebo závěr – na debatu “po amputaci. „To je důležitý důkaz,“ dodává.

Říká, že zjištění by mohla mít důsledky pro výzkum protetických končetin, které jsou kontrolovány prostřednictvím rozhraní mozku a výčitorů implantovanou do somatosenzorické kůry. Informace jsou relevantní pro nábor dobrovolníků v klinických hodnoceních takových zařízení a pro potenciální účastníky, kteří by mohli těžit z rozhraní mozku a počítače, říká.

Autoři studie poznamenávají, že jejich zjištění také vysvětlují, proč léčba bolesti fantomových končetin zaměřená na „reverzi“ reorganizace v mozkové mapě ukázalo omezený úspěch. „Vědci možná zmeškali hlubokou odolnost kortikálních reprezentací,“ píšou.

Tento článek je reprodukován se svolením a byl poprvé publikováno 21. srpna 2025.

Je čas postavit se za vědu

Pokud se vám tento článek líbil, rád bych požádal o vaši podporu. Vědecký Američan sloužil jako obhájce vědy a průmyslu po dobu 180 let a právě teď může být nejkritičtějším okamžikem v této historii dvou století.

Byl jsem Vědecký Američan Předplatitel od svých 12 let a pomohlo to utvářet způsob, jakým se dívám na svět. Dejte mi vědět Vždy mě vzdělává a potěší a inspiruje pocit úcty pro náš obrovský, krásný vesmír. Doufám, že to také pro vás.

Pokud Přihlaste se k odběru Vědecký AmeričanPomáháte zajistit, aby naše pokrytí bylo soustředěno na smysluplný výzkum a objev; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře po celé USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy se hodnota samotné vědy příliš často nerozpoznala.

Na oplátku získáte základní zprávy, Upmasující podcastyBrilantní infografika, zpravodaje nemohu vynechatMust-Watch videa, náročné hrya nejlepší psaní a hlášení vědeckého světa.

Nikdy nebylo důležitější čas, abychom se postavili a ukázali, proč věda záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.