뇌가 절단된 사지를 잊지 못하는 이유

: By 해리엇 뎀시 존스, 옥스포드 대학교

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뇌가 절단 된 사지를 잊을 수없는 이유

수족 절단 환자는 흔히 손가락, 손, 팔, 다리 또는 다리의 누락을 여전히 감지 할 수있는 "환상 사지 (phantom limbs)"현상을보고합니다. 절단 된 부분이 한때 고통을 느꼈다.. 지금까지 과학은이 현상에 대해 아무런 설명도하지 못했습니다.

옥스포드 대학 (University of Oxford University)의 연구자들은 초 고해상도 이미징을 사용하여 절단 된 사람의 두뇌를 조사하여 팔의 상실로 인해 두뇌가 어떻게 변하는지를 확인할 수있었습니다. 이 세부 수준에서 뇌를 보는 것은 절단 된 사람의 두뇌가 누락 된 손과 개별 손가락의 엄청나게 상세한지도를 유지한다는 것을 처음으로 밝혀 냈습니다. 절단 - 수십 년 후 뇌에서이 상세한 손의지도가 존재한다는 것은 유령 사지 현상에 대한 설명의 일부일 수 있습니다.

예를 들어 실명, 난청 또는 절단을 경험 한 사람들의 감각 박탈은 오래 전부터 뇌의 소성을 연구하는 과학자들에게 유익한 길이었습니다. 리드 연구원 인 산 키 키트 (Sanne Kikkert)는 동료 인 손과 두뇌 연구소 부교수 인 타마르 마킨 (Tamar Makin)이 이끄는 연구팀은 절단 된 팔다리의 존재감이나 감각을 느낄 수있을뿐만 아니라 의사 손을 자신의 의도대로 "제어"할 수있는 유령 사지 (phantom limb) 현상의 한 측면을 이용했다. 개인에게 두뇌가 스캔되는 동안 개개의 팬텀 핑거를 움직 이도록 요청함으로써, 두뇌에서 팬텀 핸드의 표현을 상세하게 매핑 할 수 있습니다.

이전 연구에 따르면 팬텀 손을 움직이면 절단 된 환자의 뇌에서 활동이 생성됩니다., 지금까지이 활동이 진정으로 의미하는 바를 말하기는 어려웠습니다. 예를 들어, 두뇌 활동이 절단으로 인한 비정상적인 활동과 달리 누락 된 손의지도가 있음을 증명하는 것은 어렵습니다.

Kikkert의 연구에 따르면 팬텀 손 활동 패턴에는 "정상적인"손 표현의 중요한 특징, 예를 들어 손가락의 공간 레이아웃이 서로 관련되어 있음이 표시됩니다. 사실, 팀은 팬텀 핸드의 핸드 맵이 양손 참가자의 컨트롤 샘플에서 발견 된 범위 내에 있음을 입증 할 수있었습니다. 샘플 채취 된 절단 된 절단 절단기가 이전에 25과 31 년 사이에 손을 잃어 버렸다고 생각하면 이것은 대단한 것입니다.

두뇌 영상은 양 손 통제 참가자 (위)의 손 모양과 비슷하게 비슷한 깜짝 절단 다리 절단 환자 (아래)의 손의 개별 손가락의 상세한지도를 보여줍니다. 작성자 제공그들의 논문에서, eLife 저널에 게재연구자들은 유령의 두뇌 활동에 대한 좀 더 사소한 설명을 거부 할 수있었습니다. 그들은 유령 손 활성화가 절단 된 자의 나머지 사지에있는 근육이나 신경의 활성화로부터 단순히 발생하지 않는다는 것을 보여주었습니다. 예를 들어 손바닥은 팔꿈치 위에서 절단으로 인해 근육을 잃어 버렸거나 팔다리에 (신경 손상으로 인해) 입력을 보내거나받을 수없는 수족 절단 환자에서 동일하게 유지되었습니다. 그러나 뇌의 보존 된 손 모양지도가 환상 사지 감각을 일으키 든 감각 자체가 두뇌의 손 모양지도를 보존하는지 여부는 아직도 수수께끼로 남아 있습니다.

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이 발견은 두뇌에서 감각 기관지도가 어떻게 생성되고 유지되는지에 관한 전통적인 지혜와 대조를 이루기 때문에 두 배 흥미 진진합니다. 이 감각지도는 체세포 감각 homunculus ( "작은 남자"를위한 그리스어에서), 그리고 그것은 고도로 조직 된 구조로 인해 오랫동안 과학자들을 매료 시켰습니다. 신체 부위가 신체에있는 것과 매우 유사한 방식으로 뇌에 배치되어 있다는 점에서 체계화되어 있습니다.

신체의 일부분이 뇌에 매핑되는 방법을 묘사 한 '감각 호눈 큘 러스'의 다이어그램 (횡단면으로 표시). OpenStax College / Rice University, CC BY이지도는 조직을 유지하기 위해 신체로부터의 지속적인 감각 입력이 필요하다고 오랫동안 믿어 왔습니다. 이 아이디어는 사지가 절단 될 때 homunculus의 그 사지 근처의 신체 부위가 빠진 팔다리의 영역을 침범하고 덮어 쓴다..

비슷한 재구성이 문서화되어있다. 2013 공부 타마르 마킨 (Tamar Makin)과 동료 연구팀은 절단 후 팔손 손의 뇌 영역을 남은 손으로 납치 한 것으로 나타났다. 그들의 연구는 또한이 인수가 참가자들이 자신의 몸을 사용하는 방식과 관련이 있음을 보여주었습니다. 절단 된 사람이 많을수록 일상 활동을 완료 할 때 손이 손의 두뇌 자원을 더 많이 차지하고 아마도 손상되지 않은 손.

키 커트 (Kikkert)는 뇌의 손이 닿지 않은 부분에있는 절단 된 환자 그룹과 상세한 손의지도에서 유사한 재구성을 발견했다. 이것은 절단 후 다음과 같은 것을 의미합니다.이 뇌 영역의 본래 기능이 유지 될뿐만 아니라 재구성이 일어 났음에도 불구하고 유지되는 것처럼 보입니다. 이전에는 인식되지 않았던 사실입니다.

이것은 절단 된 사람과 장애인을 위해 개발 된 꽤 놀라운 기술에서 사용할 수 있습니다. "신경 인공 수정 (neuroprosthetics)"이란 뇌에 의해 직접적으로 제어되는 인공 사지대개 피질에 이식 된 전극을 통해. 절단 후 뇌에 보존 된 손지도는이 두뇌 - 기계 인터페이스에 대한 개별적인 손가락 움직임을 허용하기 위해 악용 될 수 있습니다.

팀의보고에 따르면, 그들의 연구 결과는 "일단 주요 입력이 제거되면 피질 영역에 어떤 일이 일어나는지에 대한 질문을 재개합니다"- 우리 모두의 호문클루스에 대한 더 깊은 설명을위한 새로운 가능성을 제시합니다.