Многие даже очень далёкие от трансплантологии люди слышали о таком понятии, как фантомные боли. Эти ощущения возникают у пациентов больниц после ампутации: человеку кажется, что он чувствует боль в конечности, которой на самом деле у него уже давно нет.
Кроме того, после ампутации многие пациенты ощущают свою фантомную конечность, иногда в течение нескольких лет. Природа феномена до сих пор остаётся малоизученной, однако новое исследование может помочь в этом вопросе.
Команда учёных из Оксфордского университета исследовала мозговую активность пациентов с ампутированными руками с помощью компьютерного томографа высокой мощности. Первый участник эксперимента лишился руки 25 лет назад, второй – 31 год назад. У обоих всё это время имел место ярко выраженный фантомный синдром.
Параллельно нейробиологи изучили данные контрольной группы – 11 человек, имевших обе руки, и все испытуемые были левшами. В ходе эксперимента участники должны были пошевелить отдельно каждым пальцем левой руки.
Учёные выяснили, что даже после ампутации конечности мозговые структуры, отвечающие за контроль над ними, все ещё прекрасно «помнят» утраченные руки.
«Мы обнаружили, что у людей с ампутированными руками мозговая активность, связанная с левой рукой, была снижена. При этом определённые паттерны, соответствующие образу руки, совпадали с паттернами людей из контрольной группы», – утверждает ведущий автор исследования Тамар Макин (Tamar Makin).
Это наглядно видно на представленной схеме. Чёрные стрелки указывают соответствие пальцев участкам мозга, отмеченных цветами: большой палец – красный цвет; указательный – жёлтый; средний – зелёный; безымянный – синий, мизинец – фиолетовый. Первая схема отражает работу мозга участников контрольной группы, вторая – людей после ампутации руки (выше и ниже локтя). FDR – это частота ложных обнаружений, а «q» обозначает уровень погрешности.
Оказывается, даже после удаления отдельных пальцев у людей сохраняется возможность послать сигнал на их движение, сжатие, выпрямление и другие функции.
До сих пор большинство нейробиологов были уверены, что процесс управления руками совершается в соматосенсорной коре головного мозга и может поддерживаться только при наличии систематических обратных сенсорных сигналов от нервных окончаний. Получается, что это не так: если бы «перезапись» нервной карты происходила при отсутствии обратных сигналов, то у людей, которые лишились рук, не появлялись бы фантомные боли.
Изучив мозговую активность пациентов с ампутированными конечностями с помощью компьютерной томографии, учёные пришли к выводу, что мозг до сих пор хорошо «помнит» утраченные руки. Новое открытие может стать большим прорывом в области протезирования и позволит в будущем создавать протезы, которыми можно будет управлять напрямую от мозга.
Это открытие, вероятно, поможет в создании протезов нового типа, которые управляются за счёт сигналов, посылаемых непосредственно мозгом. Они будут гораздо более чувствительными и функциональными, чем все ныне существующие модели, делают вывод оксфордские нейробиологи.
Подробности исследования описаны в научной статье, вышедшей в издании eLife.
Автор: Юлия Воробьёва