Nasz mózg nawet po latach od amputacji myśli, że dalej mamy utraconą kończynę
Wiele osób słyszało o fenomenie, jakim jest ból fantomowy po amputacji kończyny. Mimo że tej części ciała już nie ma, to pacjenci nieraz odczuwają w niej różne wrażenia sensoryczne, a nawet ruchy. Czucie fantomowe może utrzymywać się nawet przez wiele lat po utracie ręki, nogi czy warg. Naukowcy dokonali odkrycia, które wyjaśnia przyczyny tych odczuć. Ich odkrycie kwestionuje założenia, które utrzymywały się od przeszło 50 lat.
Naukowcy z USA i UK odkryli, że mapa ciała w korze mózgowej pozostaje w zasadzie niezmienna. A to daje nadzieję dla pacjentów, którzy zdecydują się na protezy oparte na interfejsie mózg-komputer.
Spis treści:
Ból po amputacji i czucie fantomowe. Co jest przyczyną?
Dzięki rozwiniętej neurologii bóle fantomowe zaczęły być dokładnie badane w XX w., jednak fenomen ten zauważono znacznie wcześniej, bo przynajmniej w XVI wieku. Jako pierwszy w świecie zachodnim opisał je francuski cyrulik Ambroise Paré (1510-1590), który leczył rannych żołnierzy. Odnotował on, że żołnierze po amputacjach doświadczają wrażeń w odjętych kończynach. Słusznie założył, że wrażenie to występuje w mózgu, a nie w pozostałości po kończynie, co potwierdziła dopiero współczesna neurologia.
Przez wiele lat debatowano nad przyczynami bólu fantomowego. Próbowano też wyjaśnić, dlaczego u niektórych pacjentów wrażenia zmysłowe z nieistniejącej kończyny utrzymują się latami. Najnowsze badanie opublikowane w "Nature Neuroscience" dostarcza satysfakcjonującej odpowiedzi. Naukowcy wykonali neuroobrazowanie u trzech osób dorosłych przed zabiegiem amputacji oraz do 5 lat po jego wykonaniu. Co udało się ustalić?
"Porównaliśmy aktywność korową wzbudzaną przez ruchy ręką (przed amputacją) i fantomową ręką (po amputacji) oraz wargami (przed i po amputacji). Zaobserwowaliśmy stabilne reprezentacje korowe zarówno ręki, jak i warg, w głównych obszarach sensomotorycznych. Poprzez bezpośrednią kwantyfikację zmian aktywności po amputacji zademonstrowaliśmy, że amputacja nie wywołuje reorganizacji kory mózgowej na dużą skalę" - wyjaśniają autorzy badania. Co to właściwie znaczy?
Mapa ciała w mózgu nigdy się nie zmienia?
Autorzy badania polemizują z założeniami neuronaukowców i lekarzy, którzy przez ostatnie 50 lat starali się odpowiedzieć na pytanie, co dzieje się z mapą ciała w mózgu po amputacji którejś z jego części. Taka wewnętrzna, bardzo szczegółowa mapa ciała jest reprezentowana przez korę sensomotoryczną (S1), co oznacza de facto połączenie kory czuciowej i ruchowej. Obszar ten badano pod kątem możliwości reorganizacji kory mózgowej. Dowiedziono m.in. że u małp po amputacji obszar ten zaczyna bardzo szybko reagować na bodźce z sąsiadujących korowo, innych części ciała, np. twarzy. Badania na ludziach wzmacniały zaś teorię, że po amputacji ręki dochodzi do reorganizacji korowej mapy ciała na dużą skalę.
Ostatnie badania kwestionują jednak tę teorię. Badania neuroobrazowe pokazały m.in., że intencjonalne ruchy fantomowymi palcami angażują te same wzorce neuronalne, które występują u osób posiadających własne palce. Kolejne badanie zaprezentowało, że odczucia fantomowe są wywoływane przez stymulację nerwów korowych lub obwodowych, co dowodzi, że w mózgu nadal istnieje reprezentacja utraconej kończyny.
Teraz, gdy amerykańscy i brytyjscy naukowcy badali 3 pacjentów przez okres 5 lat, ich aktywność korowa i mapa ciała nie uległy wyraźnej zmianie. "Podczas skanowania uczestnicy na podstawie wskazówek wizualnych wykonywali ruchy obejmujące stukanie poszczególnymi palcami, zaciskanie ust i rozciąganie palców u stóp. Badani zademonstrowali uderzająco spójne mapy korowe dłoni i warg przed i po amputacji" - raportują badacze.
Interfejs mózg-komputer pozwoli podłączyć nową kończynę po wielu latach
Odkrycie, że nasza wewnętrzna mapa ciała w mózgu pozostaje nienaruszona po amputacji, jest wyjątkowo obiecująca w kontekście rozwoju implantów mózgowych. "To badanie to potężne przypomnienie, że nawet po utracie kończyny mózg utrzymuje się przy ciele, czekając na ponowne połączenie" - powiedział główny autor badania, dr Hunter Schone z Pitt Rehab Neural Engineering Labs. Dzięki tej pamięci zapisanej w korze sensomotorycznej pacjenci nawet po wielu latach po amputacji potencjalnie będą mogli przy pomocy interfejsu mózg-komputer poruszać bionicznymi protezami kończyn.
Nie wiadomo jeszcze, jak długo ten efekt się utrzymuje. Badanie prowadzono przez okres 5 lat i jedynie na 3 pacjentach. Niewykluczone jednak, że mózg może pamiętać stan sprzed amputacji nawet przez całe życie i nigdy nie dojdzie do reorganizacji tego fragmentu mapy ciała. Dzięki temu możliwe jest, że mózg będzie mógł połączyć się z nową kończyną po wielu latach.
Z jednej strony stanowi to szansę dla pacjentów po amputacji, którzy dzięki protezom będą mogli odzyskać sprawność, jednak z drugiej strony to również przykra wiadomość - jeśli mapy ciała nie można zmienić, to bóle fantomowe i inne wrażenia również nie odejdą.
Źródło: Schone, H.R., Maimon-Mor, R.O., Kollamkulam, M., Szymanska M.A. et al. Stable cortical body maps before and after arm amputation. Nat Neurosci (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02037-7
