I hvert menneskes hjerne findes et detaljeret kort over kroppen, hvor forskellige områder er dedikeret til forskellige kropsdele – hænder, læber, fødder og meget mere.
Men hvad sker der med denne kortlægning af kroppen, når en kropsdel fjernes?
I årtier har forskere troet, at hjernens kort over kroppen indretter eller tilrettelægger sig på en ny og mere hensigtsmæssig måde, så omkringliggende områder overtager pladsen, hvor den manglende legemsdel engang var repræsenteret, hvis en kropsdel bliver amputeret.
Denne idé om omfattende reorganisering blev et centralt grundlag for det, neuroforskere kalder 'hjernens plasticitet' hos voksne: Hjernens evne til at ændre struktur og funktion som reaktion på skader, nye erfaringer eller træning.
Vores nye studie, publiceret i Nature Neuroscience, viser det modsatte: Hjernens kort over kroppen forbliver overraskende stabilt, selv flere år efter en amputation.
Helt ny tilgang
For at undersøge, hvad der sker i hjernen, når et menneske mister en kropsdel, valgte vi en ny tilgang.
I samarbejde med kirurger i det engelske sundhedsvæsen NHS fulgte vi tre voksne patienter, der stod foran livsnødvendige armamputationer af medicinske årsager, for eksempel kræft eller alvorlige problemer med blodforsyningen.
Vi skannede patienternes hjerner med MRI (Magnetisk Resonans Imaging), der bruger magnetfelter og radiobølger til at danne detaljerede billeder af kroppens indre, både før amputationen og gentagne gange efter – i visse tilfælde i helt op til fem år.
Under MR-skanningerne bad vi patienterne om at bevæge forskellige dele af kroppen: tromme med enkelte fingre, krumme tæerne eller spidse læberne.
Det gjorde det muligt for os at kortlægge hjerneaktiviteten og optegne hjernens kort over kroppen.
Ikke indbildning
Efter operationen gentog vi skanningerne. Denne gang bad vi patienterne om at bevæge deres manglende (fantom-)fingre.
Fantombevægelser er ikke indbildning: De fleste amputerede oplever fortsat livagtige fornemmelser af deres manglende lemmer, selvom de fysisk ikke længere er der.
Det gav os en sjælden mulighed for direkte at sammenligne hjernen kort før og efter en amputation hos den samme person.
Vi opdagede, at hos alle tre patienter forblev kortet over hånden i hjernen bemærkelsesværdigt uændret, og det blev ikke overtaget af andre kropsdele, som for eksempel ansigtet.
Hjernens kort over kroppen er ikke ødelagt
Denne neurale stabilitet hjælper med at forklare, hvorfor så mange amputerede fortsat kan mærke deres manglende lemmer så tydeligt.
For de fleste amputerede er fantomfølelser dog ikke neutrale - de er smertefulde og beskrives som brændende, stikkende eller kløende.
I årevis har den dominerende forklaring på disse smerter været, at hjernens kort over kroppen reorganiserer sig.
Denne teori har til gengæld inspireret til behandlinger som spejlterapi, træning i virtual reality og sensoriske diskriminationsøvelser – alle rettet mod at reparere det formodede ødelagte kort.
Vores resultater viser, at hjernens kort over kroppen ikke er ødelagt.
Det hjælper med at forklare, hvorfor disse behandlinger konsekvent klarer sig dårligere end placebo i kliniske forsøg.
Hvis kortet forbliver intakt, er det nytteløst at forsøge at reparere det.
Den egentlige årsag
I stedet peger vores resultater på, at vi bør lede andre steder – eksempelvis i de nerver, der bliver skåret over under operationen.
Afskårne nerver kan danne sammenfiltrede knuder, som sender fejlsignaler tilbage til hjernen.
Nye kirurgiske teknikker til amputationer er under udvikling og har til formål at bevare nervesignaler og opretholde stabile forbindelser til hjernen.
Vores fund har stor betydning for udviklingen af proteser og hjerne-computer-programmer.
Avancerede invasive hjerne-computer-teknologier kan direkte koble sig til det bevarede kort over den amputerede legemsdel, for at afkode hvilke bevægelser der forsøges – eller endda levere elektrisk stimulation til kortet, så de amputerede kan fornemme deres manglende lem.
Ressource, som fremtidige teknologier kan bygge videre på
Teknologierne er stadig under udvikling, men en dag kan de gøre det muligt at genskabe en naturlig og intuitiv kontrol med og følelse af en protese ved at udnytte det intakte kort over kroppen.
Vores resultater viser, at hjernen rummer en robust model af kroppen, der bevarer repræsentationerne, selv når sanseinputtet er væk.
For amputerede personer betyder det, at den manglende legemsdel lever videre i hjernen – nogle gange som en kilde til ubehag, men også som en ressource, som fremtidige teknologier kan bygge videre på.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Kilder
