한 손으로 공부하는 사람들이 신체 부위를 잃은 후 두뇌가 어떻게 적응하는지 밝혀줍니다.

한 손으로 공부하는 사람들이 신체 부위를 잃은 후 두뇌가 어떻게 적응하는지 밝혀줍니다.
Drummer Rick Allen은 그의 팔 중 하나의 절단 수술을 극복했습니다. Matt Becker / weatherman / wikipedia, CC의 BY-SA

인간의 두뇌가 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 과학의 가장 중요한 목표 중 하나입니다. 비밀을 밝히기위한 첫 번째 단계 중 하나는 뇌가 실제로 조직되는 방식을 연구하는 것입니다. 우리의 현재 견해는 신경 외과 의사 Wilder Penfield의 선구적인 업적 뇌 조직과 우리 몸을 조작 할 수있는 능력 사이의 관계를 확립 한 1940s에서.

Penfield는 환자의 뇌 부위를 전기적으로 자극하여 환자가 무의식적으로 움직이거나 반응으로 신체의 특정 부분에서 감각을 느끼는 것을 확인했습니다. 이것은 뇌가 다른 부위가 다른 신체 부위를 제어하는 ​​신체지도를 포함한다는 아이디어의 토대였습니다. 그러나 이제 거의 80 년 후, 새로운 연구가 대안 아이디어를 제시합니다.

뇌 조직과 그 기능 사이의 연결을 연구하는 많은 방법이 있습니다. 하나는 신체 부분을 잃거나 하나도없이 태어나는 것과 같은 심오한 신체적 변화에 대한 뇌의 반응을 관찰하는 것입니다. 예를 들어 손이 더 이상 존재하지 않으면 손을 제어하는 ​​뇌 영역은 어떻게됩니까?

과학자들이 처음이 질문을 탐구하기 시작했을 때 그들은 손을 대표하는 뇌 영역이 "인수" 뇌의 이웃 한 지역에 의해. 이런 방식으로, 뇌는 뇌 영역을위한 전투를 통해 재구성 될 것입니다. 자신의 기능적 목적을 위해 그 지역을 주장하는 이웃 승리하는 지역.

비슷하게, 감각 입력이 손실되지 않은 손없이 태어난 사람의 비어있는 피질은 실제로는 처음에는 존재하지 않았지만 원 핸드의 잔여 팔을 나타 내기 위해 모집됩니다. 이 여분의 두뇌 자원은 한 손에 들고있는 손 기능을 대체하기 위해 잔여 팔을 활용할 수 있도록 제안되었습니다.

그러나, 새로운 연구 Current Biology에 발표 된 나의 동료에 따르면, 한 손가는 복잡한 일상적 작업을 수행하기 위해 창의적인 전략의 범위를 사용합니다 - 손이 닿지 않은 손의 영역 근처에없는 두뇌 영역에 의해 제어되는 신체 부위를 포함합니다 (이미지 참조). 이것은 뇌 재구성이 실제로 뇌의 이웃 관계에 의해 결정되는지 의문을 갖게했습니다.

실험

과학자들은 한 손으로 태어난 17 사람들과 두 손으로 24 사람들을 연구했습니다. 참가자들은 병 포장을하거나 병을 펴기 위해 선물 포장에서 실험실 작업을 수행하도록 요청 받았다. 이러한 겉보기에 평범한 의무는 실제로 우리 두 양손 간의 엄청난 조정을 필요로하므로 한 손 만 가진 사람들에게 지속적인 도전을 제기합니다. 한 손자는 다리, 입술, 인공 보철 또는 잔여 팔을 사용하는 것부터 일반적으로 두 손을 포함하는 작업을 수행하는 것까지 다양한 보상 전략의 레퍼토리를 사용하여 작업을 성공적으로 완료했습니다.

이러한 행위에는 누락 된 손을 제어하는 ​​영역 가까이에있는 모든 영역에 의해 제어되지 않는 신체 부위가 포함 되었기 때문에 과학자들은이 놀라운 사람들의 뇌에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알고 싶어했습니다. 그들은 참가자들에게이 다양한 신체 부위로 간단한 움직임을 수행하고 뇌 활동을 추적하도록 요청했습니다.


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Functional MRI scan은 손 기능을 대체하기 위해 사용 된 다른 신체 부위의 표현이 손을 대변하는 피질 공간으로 바로 매핑되었음을 나타냅니다. 즉, 손을 대변했을 뇌 영역이 입술, 발 또는 팔을지지하기 위해 사용되었습니다.

이 연구가 다른 신체 부위의 대뇌 피질 부위를 침범 한 신체 부위를 처음으로 시연하는 것은 아니지만 동일한 뇌 영역의 혜택을받는 여러 신체 부위를 가장 먼저 보여주는 것입니다. 다른 두뇌에서.

사용 가능한 피질이 누락 된 손의 기능을 공유하는 신체 부위에 할당 될 수 있다는 점을 감안하면 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 유연성이 뇌에 존재합니다.

재구성 또는 재배치?

이러한 결과를 컨텍스트에 적용하는 한 가지 방법은 손 영역이 손 영역 자체를 나타내는 것이 아니라 손으로 정상적으로 처리되는 기능을 담당하는 뇌의 부분 일 경우 무엇일까요?

이 해석이 정확하다면, 우리는 뇌 기능을 오히려 신체 기능보다는 신체 기능에 근거한 것으로 오해 해 왔습니다. 이 시점에서 투기 적으로, 우리가 오랫동안 이것에 대해 잘못되었을 수 있다고 생각하는 것이 흥미 롭습니다.

이러한 아이디어가 흥미 롭기 때문에주의를 기울여야하며 현재로서는 여전히 실용적인 이론이라는 것을 기억해야합니다. 그러나 이러한 일련의 발견을 함께 묶는 것이 중요한 의미를 갖는다. 뇌 조직에 대한 이론을 다시 쓰는 데 도움이 될뿐만 아니라 뇌 재조직을 통해 어떻게 두뇌와 보조 및 증강 기술 사이의 인터페이스를 개선 할 수 있는지 알려줄 것입니다.

실제로 뇌가 다른 신체 부위의 다수를 표현하기 위해 손이 닿지 않는 영역을 이용할 수 있다면 인공 신체 부위를 표현하고 제어하는 ​​데에도 사용할 수 있습니까? 인공 팔?

저자에 관하여

Rebecca Nutbrown, 신경 과학 박사 학위 후보자, UCL

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