Наш мозг не способен к перестройке карты тела, обнаружили нейробиологи
Наш мозг может быть не так пластичен в перестройке так называемой карты тела, показало первое в истории сравнение фМРТ у людей до и после ампутации руки. Открытие может быть полезным в понимании такого известного явления, как фантомные боли.
Все данные об ощущениях от тела, включая прикосновения и температуру, стекаются в первичную соматосенсорную кору. Каждой части тела там соответствует определенная область, поэтому, например, если обжечь руку, а не палец ноги, реагируют разные участки. Иными словами, в мозге есть своеобразная карта тела — сенсорный гомункулус.
До сих пор предполагалось, что в случае ампутации или повреждения нерва эта карта перестраивается. Исследование на макаках с перерезанными нервами руки показало, что нейроны соматосенсорной коры, которые обычно реагируют на стимуляцию верхней конечности, активировались при прикосновении к лицу. Был сделан вполне логичный вывод, что часть области коры, отвечающей за прикосновение к руке, была переназначена на лицо.
Авторам нового исследования в Nature Neuroscience повезло заполучить в свое распоряжение трех человек, которым предстояла ампутация руки. Им делали МРТ до операции и после, при этом просили шевелить пальцами и вытягивать губы трубочкой. Каждый из участников прошел эту процедуру трижды: до ампутации, через три и шесть месяцев после нее; двое испытуемых также были обследованы через полтора года и пять лет соответственно.
Никаких значимых изменений карты тела не произошло — сигналы в ней остались прежними, говорит нейробиолог Тамар Макин из Кембриджского университета: «Насколько мы можем измерить, они идентичны».
Исследователи подтвердили свои выводы, сначала обучив модель искусственного интеллекта распознавать, какие сканы мозга до ампутации были связаны с движением каждого пальца участников. Когда они вернулись после ампутации и мысленно представили движение каждого пальца в случайном порядке, модель смогла определить по мозговой активности, каким пальцем они пытались шевелить, что указывает на стабильность этой активности.
В другой части эксперимента исследователи измерили активность соматосенсорной коры участников, когда те двигали губами и пытались пошевелить пальцами после ампутации. У 26 человек, лишившихся конечностей в среднем 23 года назад, эта активность была сопоставимой.
«Это исследование окончательно подтверждает, что идея о том, что мозг способен к перестройке, перенастройке или реорганизации — что кора может просто поменяться местами — неверна», — сказал профессор Джон Кракауэр из Университета Джонса Хопкинса в Мэриленде.
Исследование открывает новое видение фантомных болей — распространенного явления среди пациентов, перенесших ампутацию конечностей. Для коррекции этого состояния применяются визуальные подсказки, например в форме виртуальной реальности, чтобы побудить мозг к самореорганизации. Эти методы дают неоднозначные результаты, и любая их польза может объясняться эффектом плацебо, объясняет Макин.
Вместо этого она предлагает пересадку нервов в новую ткань, которую иногда добавляют во время ампутаций. В противном случае оставшиеся части нерва, отрезанные от своей цели, могут разрастаться и вызывать утолщение нервной ткани, что может приводить к возникновению фантомной боли.
«Теория дезадаптивной пластичности фантомной боли была основана на идее, что мозг может реорганизоваться таким образом, который на самом деле ему не свойственен. В каком-то смысле подход к лечению фантомной боли должен измениться просто потому, что теория, на которой он был основан, ошибочна», — подытожил Кракауэр.
