期刊導航
令人驚訝的研究發現，“幻肢”可能不是我們想象的那樣
每個人腦內部都有一張詳細的身體地圖，其中有不同的區域專門用于不同的身體部位——手、嘴唇、腳等。但是，當身體部位被移除時，這張地圖會發生什么？
幾十年來，科學家們認為當身體部位被截肢時，大腦的身體地圖會急劇地自我重組，相鄰的身體部位會接管曾經由缺失肢體代表的區域。
這種大規模大腦重組的想法成為神經科學家所說的成人大腦可塑性的核心支柱：大腦根據受傷、新經歷或訓練改變其結構和功能的能力。
我們的新研究發表在自然神經科學，表明事實恰恰相反：即使在截肢多年后，大腦的身體圖譜仍然保持驚人的穩定。為了測試一個人失去身體部位后大腦會發生什么，我們采取了一種獨特的方法。
我們與 NHS 外科醫生合作，跟蹤了三名因醫療原因準備接受挽救生命的截肢手術的成年患者，例如癌癥或血液供應出現嚴重問題。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——在某些情況下長達五年。
在核磁共振掃描期間，我們要求患者移動不同的身體部位：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圖并構建大腦的身體圖譜。
手術后，我們重復掃描，這次要求他們移動缺失的（幻影）手指。幻影運動不是想象中的：大多數截肢者繼續感受到他們缺失的四肢的生動感覺，即使他們身體已經不在那里了。這樣做給了我們一個難得的機會，可以直接比較同一個人截肢前后大腦的手圖。
我們發現，在所有三名患者中，大腦中的手圖保持顯著變化，并且沒有被其他身體部位（例如面部）覆蓋。這種神經穩定性有助于解釋為什么這么多截肢者繼續如此生動地感受到他們缺失的肢體。
然而，對于大多數截肢者來說，幻覺不是中性感覺;它們是痛苦的，被描述為灼熱、刺痛或瘙癢。多年來，對這些痛苦感覺的主要解釋來自大腦的身體圖譜已經自我重組的想法。反過來，這一理論激發了諸如鏡盒療法、虛擬現實培訓，或感官辨別練習，所有這些都旨在修復據稱損壞的地圖。
我們的研究結果顯示，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法超越安慰劑治療臨床試驗.如果地圖完好無損，試圖修復它就是一條死胡同。
真正的罪魁禍首
相反，我們的結果表明我們應該尋找其他地方，例如，在手術過程中被切斷的神經。切斷的神經會形成糾結的簇，這些簇會誤發信號返回大腦。正在開發新的截肢手術技術，以保留神經信號傳導并保持與大腦的穩定連接。
我們的研究結果對開發假肢和腦機接口具有重要意義。侵入性的下一代腦機接口可以直接利用保存下來的截肢身體部位的地圖來解碼正在嘗試的動作，甚至向地圖提供電刺激，使截肢者能夠感覺到他們缺失的肢體。
這些技術正在開發中，有朝一日，可以通過使用保存的身體圖恢復假肢的自然和直觀控制和感覺。
我們的結果表明，我們的大腦有一個有彈性的身體模型，即使感覺輸入丟失，它也能保持表征。對于截肢者來說，這意味著缺失的肢體仍然存在于大腦中，有時是不適的根源，但也是未來技術使用的資源。
馬爾戈爾扎塔·西曼斯卡，認知與腦科學博士生，劍橋大學和亨特·肖恩， 博士后研究員，匹茲堡大學
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