Ľudia so zdravotným postihnutím často hlásia fenomén „fantómovej bolesti“alebo „fantómovej končatiny“, keď cítia prítomnosť chýbajúcich prstov, rúk, nôh alebo nôh a niekedy dokonca pociťujú bolesť v amputovaných končatinách. Až doteraz veda nedokázala nijako vysvetliť tento jav. Teraz však vedci z Oxfordskej univerzity pomocou obrázkov s ultra vysokým rozlíšením mohli študovať mozgy amputácií a vidieť, ako sa ich mozgy menia po strate paže. Detail mozgu na takej vysokej úrovni odhalil prvýkrát úžasnú vec: mozog amputácie si uchováva neuveriteľne podrobnú mapu chýbajúcej ruky a jednotlivých prstov.
Existencia tejto podrobnej mapy ruky v mozgu - dokonca desaťročia po amputácii - môže čiastočne vysvetliť jav fantómovej končatiny.
Senzorická deprivácia u ľudí, ktorí zažili napríklad slepotu, hluchotu alebo amputáciu, je už dlho úrodnou oblasťou pre štúdium plasticity mozgu. Vedecká výskumníčka Sanna Kikkert a jej kolegovia z Laboratória rúk a mozgu pod vedením docentky Tamary Makinovej vzali za základ pre štúdium jeden aspekt javu fantómovej končatiny, keď amputees nielen zmysli prítomnosť alebo pocity v chýbajúcej končatine, ale môžu tiež „ovládať“svoju fantómovú ruku. Vedci požiadali ľudí, aby pohybovali fantómovými prstami individuálne a súčasne skenovali svoje mozgy, vedci dokázali zostaviť podrobnú mapu znázornenia fantómovej ruky v mozgu.
Predchádzajúci výskum ukázal, že pohyb fantómovej ruky vytvára aktivitu v mozgu amputovaného, ale doteraz bolo ťažké povedať, čo presne je táto aktivita. Napríklad je ťažké dokázať, že mozgová aktivita naznačuje skôr existenciu chýbajúcej karty, než nejakú abnormálnu aktivitu spôsobenú amputáciou.
Kickertov výskum ukazuje, že vzorce fantómovej aktivity rúk obsahujú dôležité znaky „normálneho“znázornenia ruky, ako napríklad priestorové usporiadanie prstov vo vzťahu k sebe navzájom. Tím bol schopný preukázať, že ručné mapy fantómových končatín boli v rozsahu uvedenom v kontrolnej vzorke účastníkov s dvoma rukami. Vzhľadom na to, že subjekty prišli o zbrane pred 25 až 31 rokmi, je to neuveriteľné.
V príspevku uverejnenom v časopise eLife vedci dokázali vyvrátiť aj niekoľko ďalších, triviálnejších vysvetlení fantómovej mozgovej aktivity. Ukázali, že aktivácia fantómového ramena nie je jednoduchým výsledkom aktivity svalu alebo nervov v pni, ktorý zostal po amputácii. Napríklad v ampétach, ktoré stratili svaly (v dôsledku amputácie nad lakťom) zostali ručné mapy rovnaké ako v prípade tých, ktoré nemohli vysielať alebo prijímať signály z končatiny vôbec (kvôli poškodeniu nervov). Stále je však záhadou, či uložená mapa rúk v mozgu spôsobuje fantómové pocity končatiny, alebo či samotné pocity zachovávajú mapu rúk v mozgu.
Propagačné video:
Ako mozog vidí telo
Tieto výsledky sú dvojnásobne zaujímavé, pretože sú v rozpore s konvenčnou múdrosťou, pokiaľ ide o to, ako mozog tvorí a udržuje zmyslovú mapu tela. Táto zmyslová mapa sa nazýva somatosenzorický homunculus (z gréčtiny pre „malého muža“) a už dávno vedcov prekvapila svojou vysoko organizovanou štruktúrou. Organizované v tom, že mozog skladá časti tela veľmi podobné tomu, ako sú umiestnené na tele:
Už dlho sa myslelo, že táto mapa potrebuje nepretržitý tok zmyslových vstupov z tela, aby bola organizovaná. Túto myšlienku podporilo značné množstvo štúdií na zvieratách, ktoré ukazujú, že keď sa končatina amputuje, oblasti tela v blízkosti homunkula napadnú a prepíšu územie chýbajúcej končatiny.
Podobná reorganizácia bola nájdená u ľudí. Štúdia Tamara Makina z roku 2013 a jeho kolegovia zistili, že po amputácii mozog odstráni zvyšné územie z chýbajúcej ruky. Ich štúdia tiež ukázala, že táto priľnavosť súvisí so spôsobom, akým subjekty používali svoje telá: čím viac amputovaná osoba používala zostávajúce rameno na každodenné činnosti, tým viac rameno chytilo mozgové zdroje chýbajúcej ruky, pravdepodobne na podporu nadmerného používania neporušeného ramena.
Kickert našla podobnú reorganizáciu vo svojej skupine amputácií v oblasti chýbajúcej ruky v mozgu, ako aj podrobné ručné mapy. To znamená, že po amputácii zostáva táto oblasť mozgu nielen funkčná, ale aj napriek následnej reorganizácii je zachovaná - táto skutočnosť sa predtým nerozpoznala.
V skutočnosti sa môže použiť na vytvorenie úžasných technológií špeciálne pre zmrzačené a zdravotne postihnuté osoby: „neuroprotézy“, ktoré sú riadené priamo mozgom, zvyčajne prostredníctvom elektród implantovaných do mozgovej kôry. Ručná mapa uložená po amputácii sa môže použiť na pohon jednotlivých prstov v týchto rozhraniach neurokomputerov.
ILYA KHEL