令人驚訝的研究發(fā)現(xiàn)，“幻肢”可能不是我們想象的那樣

每個(gè)人腦內(nèi)部都有一張?jiān)敿?xì)的身體地圖，其中有不同的區(qū)域?qū)ｉT用于不同的身體部位——手、嘴唇、腳等。但是，當(dāng)身體部位被移除時(shí)，這張地圖會(huì)發(fā)生什么？

幾十年來(lái)，科學(xué)家們認(rèn)為當(dāng)身體部位被截肢時(shí)，大腦的身體地圖會(huì)急劇地自我重組，相鄰的身體部位會(huì)接管曾經(jīng)由缺失肢體代表的區(qū)域。

這種大規(guī)模大腦重組的想法成為神經(jīng)科學(xué)家所說(shuō)的成人大腦可塑性的核心支柱：大腦根據(jù)受傷、新經(jīng)歷或訓(xùn)練改變其結(jié)構(gòu)和功能的能力。

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我們的新研究發(fā)表在自然神經(jīng)科學(xué)，表明事實(shí)恰恰相反：即使在截肢多年后，大腦的身體圖譜仍然保持驚人的穩(wěn)定。為了測(cè)試一個(gè)人失去身體部位后大腦會(huì)發(fā)生什么，我們采取了一種獨(dú)特的方法。

我們與 NHS 外科醫(yī)生合作，跟蹤了三名因醫(yī)療原因準(zhǔn)備接受挽救生命的截肢手術(shù)的成年患者，例如癌癥或血液供應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。我們用功能掃描了他們的大腦磁共振成像(核磁共振成像）在截肢前和截肢后反復(fù)——在某些情況下長(zhǎng)達(dá)五年。

在核磁共振掃描期間，我們要求患者移動(dòng)不同的身體部位：敲擊他們的手指、卷曲他們的腳趾或抿起嘴唇。這使我們能夠繪制大腦活動(dòng)圖并構(gòu)建大腦的身體圖譜。

手術(shù)后，我們重復(fù)掃描，這次要求他們移動(dòng)缺失的（幻影）手指。幻影運(yùn)動(dòng)不是想象中的：大多數(shù)截肢者繼續(xù)感受到他們?nèi)笔У乃闹纳鷦?dòng)感覺(jué)，即使他們身體已經(jīng)不在那里了。這樣做給了我們一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，可以直接比較同一個(gè)人截肢前后大腦的手圖。

我們發(fā)現(xiàn)，在所有三名患者中，大腦中的手圖保持顯著變化，并且沒(méi)有被其他身體部位（例如面部）覆蓋。這種神經(jīng)穩(wěn)定性有助于解釋為什么這么多截肢者繼續(xù)如此生動(dòng)地感受到他們?nèi)笔У闹w。

然而，對(duì)于大多數(shù)截肢者來(lái)說(shuō)，幻覺(jué)不是中性感覺(jué);它們是痛苦的，被描述為灼熱、刺痛或瘙癢。多年來(lái)，對(duì)這些痛苦感覺(jué)的主要解釋來(lái)自大腦的身體圖譜已經(jīng)自我重組的想法。反過(guò)來(lái)，這一理論激發(fā)了諸如鏡盒療法、虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)，或感官辨別練習(xí)，所有這些都旨在修復(fù)據(jù)稱損壞的地圖。

我們的研究結(jié)果顯示，大腦的身體圖譜是不破碎。這有助于解釋為什么這些療法始終無(wú)法超越安慰劑治療臨床試驗(yàn).如果地圖完好無(wú)損，試圖修復(fù)它就是一條死胡同。

真正的罪魁禍?zhǔn)?/h2>

相反，我們的結(jié)果表明我們應(yīng)該尋找其他地方，例如，在手術(shù)過(guò)程中被切斷的神經(jīng)。切斷的神經(jīng)會(huì)形成糾結(jié)的簇，這些簇會(huì)誤發(fā)信號(hào)返回大腦。正在開(kāi)發(fā)新的截肢手術(shù)技術(shù)，以保留神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)并保持與大腦的穩(wěn)定連接。

我們的研究結(jié)果對(duì)開(kāi)發(fā)假肢和腦機(jī)接口具有重要意義。侵入性的下一代腦機(jī)接口可以直接利用保存下來(lái)的截肢身體部位的地圖來(lái)解碼正在嘗試的動(dòng)作，甚至向地圖提供電刺激，使截肢者能夠感覺(jué)到他們?nèi)笔У闹w。

這些技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中，有朝一日，可以通過(guò)使用保存的身體圖恢復(fù)假肢的自然和直觀控制和感覺(jué)。

我們的結(jié)果表明，我們的大腦有一個(gè)有彈性的身體模型，即使感覺(jué)輸入丟失，它也能保持表征。對(duì)于截肢者來(lái)說(shuō)，這意味著缺失的肢體仍然存在于大腦中，有時(shí)是不適的根源，但也是未來(lái)技術(shù)使用的資源。

馬爾戈?duì)栐の髀箍?/a>，認(rèn)知與腦科學(xué)博士生，劍橋大學(xué)和亨特·肖恩， 博士后研究員，匹茲堡大學(xué)

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