두뇌는 사지를 절단하고 기억하는 방식을 계속 기억하고 있습니다.

두뇌는 사지를 절단하고 기억하는 방식을 계속 기억하고 있습니다.
새로운 연구는 로봇 팔 개발에 도움이 될 수 있습니다. 우파 비즈 포토 / Shutterstock

사지를 잃은 대부분의 사람들 아직도 그 존재를 느낀다. 수십 년 후. "환상 사지 (phantom limb)"라고 불리는이 현상은 오랫동안 수수께끼였다. 그러나 새로운 초 고해상도 두뇌 스캐닝을 통해 우리는 이전에 숨겨진 단서에 대한 절단 환자의 뇌를 볼 수있게되었습니다. 우리는 최근에 놀랍도록 상세한지도 그들의 머리 속에 다섯 개의 누락 된 손가락이 있습니다.

그러나 수십 년 동안 누락 된 부분에서 아무런 정보없이 이러한지도가 계속 나타나는 이유는 무엇입니까? 새로운 연구에서, eLife 저널에 게재우리는 이제 사람이 양손을 의도적으로 "움직일"수있는 양이 자신의 두뇌가없는 손의 손 모양이 얼마나 유사한지를 결정하는 데 중요하다는 것을 밝혀 냈습니다. 우리의 연구에 따르면 팬텀 팔다리는 단지 흥미로운 기이함 일뿐만 아니라 이전에 대답하지 않은 질문에 대해 뇌에 대해 질문 할 수있는 현상입니다.

팔을 잃을만큼 불행한 사람은 많이 변할 것입니다. 양말은 어떻게 입을까요? 아니면 음료수 병을여십시오? 사람의 마음 (말장난을 용서)에 덜 좌우되는 것은 팔을 잃어 버리면 그들의 뇌가 바뀔 수 있다는 것입니다.

한때 잃어버린 사지의 움직임과 감각을 통제했던 뇌의 선택이있었습니다. 이제 뇌의 그 부분들은 무엇입니까? 이것은 놀랍게도 어려운 질문 일 수 있습니다. 일반적으로 뇌의 "팔"영역을 탐구하기 위해 - 예를 들어 뇌 영상과 함께 - 우리는 그 팔을 만지거나 움직여 라.. 팔이없는 경우 문제가됩니다.

수십 년에 걸친 대부분의 동물 연구를 통해, 연구원은 신체의 나머지 부분을 만지거나 움직여이 누락 된 손 영역을 침범하는 것으로 보이는 것이 있는지 확인했습니다. 예를 들어, 원숭이가 가운데 손가락을 잃어 버리면, 한 번은 가운데 손가락을 제어 한 뇌 영역이 대신하게된다. 거의 즉시인접 인덱스 및 링 핑거. 그것은 위험의 신체적 인 게임처럼 영토 침공입니다.

이 연구는 오래 된 신체지도가 사라지고 남아있는 팔다리를지지하기 위해 재분배되는 귀중한 뇌 공간이있는 그림을 그렸습니다. 그러나 이것은 전체 이야기에서 멀리 떨어진 것으로 판명됩니다.

팬텀 수업

동물들은 자신이 느끼는 것을 말하기가 힘들 기 때문에 인체 연구를 통해서만 가능합니다. 최근의 많은 부분에서 우리는 잃어버린 신체 부위의 유령에 대해 알아 냈습니다. 수족 절단 환자의 두뇌를 수습하다, 그리고 그들이 과학에 제공하는 놀라운 통찰력.

두뇌는 사지를 절단하고 기억하는 방식을 계속 기억하고 있습니다.두뇌 영상은 양 손 통제 참가자 (위)의 손 모양과 비슷하게 비슷한 깜짝 절단 다리 절단 환자 (아래)의 손의 개별 손가락의 상세한지도를 보여줍니다. 저자 제공

많은 사람들은 절단 된 사람도 그들의 사지를 느낄 수있을뿐만 아니라 대부분의 그들의 움직임에 대한 좋은 통제. 우리는 이전에 절단 된 자에게 스캐너의 팬텀 핑거 이동을 요청하는 것을 보여주었습니다 아름다운지도가 나온다. 손가락 (실종) 손가락 (위 그림 참조). 그러나 그 연구에서 절단 된 사람들은 매우 선명한 유령을 가지고 있기 때문에 특별히 선정되었습니다. 이로 인해 우리는 궁금해합니다. 빠진 다리를 뇌에 생생하게 유지시켜주는 유령 같은 감각입니까?

이것을 대답하기 위해, 우리는 최근에 팬텀 (phantom) 감각, 팬텀 (phantom) 운동 및 팬텀 (phantom) 통증의 다양한 수준을 가진 많은 수족 절단 환자를 ​​조사했습니다. 우리는 사람이 가상의 손가락을 움직일 수있는 정도가 양손으로 된 사람의지도가 얼마나 유사한지를 보여주는 가장 좋은 지표라는 것을 발견했습니다.

놀랍게도 팬텀 움직임은 팬텀 감각의 단순한 생생함보다 손짓의 구성을 예측하는 데 더 중요했습니다. 누락 된 손가락을 얼마나 느낄 수 있는지. 우리는 또한 이러한 누락 된 손도가 유령 감각이 거의없는 사람들에게도 남아 있다는 사실을 알게되어 놀랐습니다.이지도는 일단 형성되면 매우 안정적이라는 것을 나타냅니다.

마지막으로, 우리는 사지 (선천적 인 한 손에 들고)없이 태어난 사람들의 상실된 팔 영역에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알고 싶었습니다. 그러나 여기에는 문제가있었습니다. 사지가없는 사람 일반적으로 팬텀 센세이션을 경험하지 않는다. (비록 이것이 조금 논쟁적인). 이것은 우리가 절단 된 사람들과 같이 스캐너에 팬텀을 움직 이도록 참가자에게 요청할 수 없다는 것을 의미했습니다.

선천적 인 한손으로 스캐너에 누락 된 팔을 움직이는 것을 상상해보십시오. 손과 같은 활동이 거의 발생하지 않았습니다. 시각적 측면과 관련된 우리 작업의). 하지만 좀 더 자세히 살펴보기 위해서는 새로운 전술이 필요했습니다.

오른손을 움직이면 두뇌의 왼쪽 (반대쪽)에서 오른손의 손 모양이 활성화됩니다. 그러나 오른손을 움직이면 활동 변화로 인해 우리는 움직이지 않는 왼손의지도 뇌의 다른쪽에.

그래서 우리의 한 손으로 진행 한 참가자가 손상되지 않은 손을 움직이게함으로써 누락 된 손의지도를 간접적으로 볼 수 있습니다. 수족 절단 수술 및 양손 작업자가 손상되지 않은 손을 움직일 때 우리는 실종 된 손쪽에 매우 정상적인 손 모양의지도를 보았습니다. 손없이 태어난 참가자는 그러한 활동을 보여주지 못했기 때문에 전혀 손을지도가 거의 없다는 새로운 확신을 얻을 수있었습니다.

팬텀 팔다리는 매혹적이고 기괴하기 때문에 우리의주의를 끌고 있습니다. 그러나 그들의 과학적 가치도 점차 분명 해지고 있습니다. 우리의 연구는 사람들이 핑거 맵을 정상적인 상태로 복원하기 위해 팬텀 핸드를 명확하게 훈련시킬 수 있는지에 대한 질문을 제기합니다. 이것은 무의미한 것처럼 보일지 모르지만 미국의 Pitt University의 과학자들은 현재 마비 환자의 실종 된 손가락지도에 전극을 삽입하고 있습니다. 로봇 손의 개별 손가락을 제어하고 느끼십시오.. 팬텀 손 운동을하는 데는 곧 시간이 걸릴 수 있습니다.대화

저자에 관하여

Harriet Dempsey-Jones,인지 신경 과학 박사후 연구원, UCL

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