Mennesker med handicap rapporterer ofte fænomenet "fantomsmerter" eller "fantomlemmer", når de fornemmer tilstedeværelsen af manglende fingre, hænder, fødder eller ben, og nogle gange endda føler smerter i en gang amputeret lemmer. Indtil nu kunne videnskab ikke forklare dette fænomen på nogen måde. Men nu ved hjælp af billeder i ultrahøj opløsning kunne videnskabsmænd ved Oxford University studere hjernerne til amputerede og se, hvordan deres hjerner ændrer sig efter tabet af en arm. Hjernedetaljer på et så højt niveau afslørede for første gang en forbløffende ting: Amputatørens hjerne bevarer et utroligt detaljeret kort over den manglende hånd og individuelle fingre.
Eksistensen af dette detaljerede kort over hånden i hjernen - selv årtier efter amputation - kan muligvis delvis forklare fantomlemmens fænomen.
Sensorisk berøvelse hos mennesker, der for eksempel har oplevet blindhed, døvhed eller amputation, har længe været et frugtbart felt til undersøgelse af hjernens plasticitet. Lederforsker Sanna Kikkert og hendes kolleger på Hands and Brain Laboratory, ledet af lektor Tamara Makin, tog et grundlag for deres undersøgelse af et aspekt af fantomlemmefenomenet, når amputerede ikke kun fornemmer tilstedeværelsen eller følelserne i den manglende lem, men også kan "kontrollere" deres fantomhånd. Ved at bede folk om at bevæge deres fantomfingre individuelt, mens de parallelt scannede deres hjerner, kunne forskerne udarbejde et detaljeret kort over fantomhåndrepræsentationen i hjernen.
Tidligere forskning har vist, at bevægelse af fantomhånden skaber aktivitet i amputatørens hjerne, men indtil nu var det vanskeligt at fortælle, hvad nøjagtigt denne aktivitet er. For eksempel er det vanskeligt at bevise, at hjerneaktivitet indikerer eksistensen af et manglende håndkort snarere end en unormal aktivitet forårsaget af amputation.
Kickerts forskning viser, at mønstre for fantomhåndaktivitet indeholder vigtige træk ved den”normale” repræsentation af hånden, såsom det rumlige arrangement af fingrene i forhold til hinanden. Holdet var i stand til at demonstrere, at fantom lemhåndkortene var inden for det område, der er angivet i en kontrolprøve af tohåndsdeltagere. I betragtning af at forsøgspersoner mistede deres arme for 25 til 31 år siden, er dette utroligt.
I en artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet eLife, var forskere også i stand til at tilbagevise flere andre, mere trivielle forklaringer på fantomhjerneaktivitet. De viste, at aktivering af fantomarmer ikke er et simpelt resultat af muskel- eller nerveaktivitet i stubben, der er tilbage efter amputation. For eksempel i amputerede, der mistede deres muskler (på grund af amputation over albuen), forblev håndkortene de samme som hos dem, der overhovedet ikke kunne sende eller modtage signaler fra lemmet (på grund af nerveskader). Ikke desto mindre er det stadig et mysterium, om det lagrede håndkort i hjernen forårsager fantom fornemmelser i lemmet, eller om sensationerne selv bevarer håndkortet i hjernen.
Salgsfremmende video:
Hvordan hjernen ser kroppen
Disse resultater er dobbelt interessante, fordi de modsiger konventionel visdom med hensyn til, hvordan hjernen danner og opretholder det sensoriske kort over kroppen. Dette sensoriske kort kaldes den somatosensory homunculus (fra det græske for "lille mand") og har længe overrasket forskere med sin meget organiserede struktur. Organiseret ved at hjernen folder kropsdele, der ligner meget, hvordan de er placeret på kroppen:
Man har længe troet, at dette kort har brug for en konstant strøm af sensorisk input fra kroppen for at holde det organiseret. Denne idé er blevet understøttet af et betydeligt antal dyreforsøg, der viser, at når en lem amputeres, invaderer områder af kroppen i nærheden af homunculus og overskriver den manglende lems territorium.
En lignende omorganisering blev fundet hos mennesker. En undersøgelse fra Tamar Makin og kolleger fra 2013 fandt, at hjernen efter amputation fjerner det resterende område fra den manglende arm. Deres undersøgelse viste også, at dette greb var relateret til den måde, som forsøgspersonerne brugte deres kroppe på: Jo mere amputerede brugte den resterende arm til daglige aktiviteter, desto mere tog armen op hjernens ressourcer på den manglende arm, muligvis for at støtte overforbrug af den intakte arm.
Kickert fandt en lignende omorganisering i sin gruppe af amputerede i området med den manglende arm i hjernen samt detaljerede håndkort. Dette betyder, at dette område af hjernen efter amputation ikke kun forbliver funktionelt, men også opretholdes på trods af den efterfølgende omorganisering - denne kendsgerning er ikke tidligere blevet anerkendt.
Faktisk kan det bruges til at skabe fantastiske teknologier specifikt til de lammede og handicappede: "neuroproteses", der styres direkte af hjernen, normalt gennem elektroder implanteret i hjernebarken. Håndkortet gemt efter amputation kan bruges til at drive individuelle fingre i disse neurocomputer-grænseflader.
ILYA KHEL