Команда специалистов из Национального института здравоохранения (National Institutes of Health, NIH)совместно с учеными Университетского колледжа Лондона (University College London) провела уникальный эксперимент.
Обычно в науке редко выпадает возможность наблюдать работу мозга до и после ампутации у одних и тех же пациентов. Но исследователи сумели — за несколько месяцев до хирургического удаления конечности, проведенного по медицинским показаниям, — провести функциональные МРТ-сканирования трёх добровольцев. Затем тех же людей наблюдали снова, вплоть до пяти лет спустя.
Функциональная МРТ фиксировала активность мозга во время простых действий — например, когда участники стучали пальцами. После ампутации им предлагалось повторить задание… но уже фантомными пальцами.
Результаты исследования
То, что получилось, удивило даже скептиков. Карты активности мозга, связанные с утраченной конечностью, почти не изменились. Даже алгоритмы машинного обучения, обученные распознавать движения пальцев по предоперационным данным, без труда определяли, каким именно «фантомным пальцем» двигал участник.
«Если бы кто-то дал нам эти карты вслепую, мы бы не поняли, где данные “до”, а где “после”», — признался соавтор исследования Крис Бейкер (Chris Baker), научный сотрудник Национального института психического здоровья (National Institute of Mental Health, NIMH).
Это открытие идет вразрез с устоявшейся догмой нейробиологии. Долгие годы считалось, что после потери конечности кора головного мозга быстро «переназначает» пустую область: соседние зоны, отвечающие за другие части тела, занимают освободившуюся территорию. В учебниках это приводилось как классический пример нейропластичности.
Однако данные исследования, опубликованного в журнале «Nature Neuroscience», показывают: всё не так просто.
Новый взгляд на синдром фантомной конечности
Фантомные ощущения — нередко болезненные и крайне навязчивые — давно ставили ученых в тупик. Почему пациент ясно чувствует руку, которой нет?
Хантер Шоун (Hunter Shaon), ведущий автор работы и научный сотрудник NIH, объясняет: «Наши результаты указывают, что мозг буквально удерживает “память” о конечности. Можно сказать, он не торопится переписывать карту тела».
Более того, исследование показало, что соседние зоны мозга — например, отвечающие за губы или ноги — не вторгались на территорию утраченной руки. Это подтверждает мысль: фантомные ощущения — не побочный эффект пластичности, а, скорее всего, результат сохранения исходной схемы.
Значение открытия
Ученые осторожно предполагают: подходы к терапии фантомных болей, основанные на гипотезе перестройки коры, стоит пересмотреть. А ещё — открываются новые горизонты для нейропротезирования.
«Это напоминает о поразительной стойкости мозга: даже потеряв часть тела, он всё равно держится за неё, будто ожидая возвращения», — говорит Шоун.
Если карта тела остаётся стабильной, то интерфейсы «мозг–компьютер» смогут использовать эти устойчивые нейронные сигналы для создания более точных протезов. В перспективе это означает не только управление движением пальцев, но и восстановление ощущений: различение текстуры, формы, температуры.
Заключение
Работа NIH и UCL переворачивает представления о том, как мозг реагирует на ампутацию. Вместо полной перестройки — упорное сохранение карты тела. И это открывает неожиданные возможности: от переосмысления болевой терапии до нового поколения нейропротезов, которые будут «ощущаться» как настоящие.
Литература.
“Stable cortical body maps before and after arm amputation” by Chris Baker et al. Nature Neuroscience
