令人驚訝的研究發(fā)現(xiàn)，“幻肢”可能不是我們想象的那樣

每個人腦內(nèi)部都有一張?jiān)敿?xì)的身體地圖，其中有不同的區(qū)域?qū)ｉT用于不同的身體部位——手、嘴唇、腳等。但是，當(dāng)身體部位被移除時(shí)，這張地圖會發(fā)生什么？

幾十年來，科學(xué)家們認(rèn)為當(dāng)身體部位被截肢時(shí)，大腦的身體地圖會急劇地自我重組，相鄰的身體部位會接管曾經(jīng)由缺失肢體代表的區(qū)域。

這種大規(guī)模大腦重組的想法成為神經(jīng)科學(xué)家所說的成人大腦可塑性的核心支柱：大腦根據(jù)受傷、新經(jīng)歷或訓(xùn)練改變其結(jié)構(gòu)和功能的能力。

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我們的新研究發(fā)表在自然神經(jīng)科學(xué)，表明事實(shí)恰恰相反：即使在截肢多年后，大腦的身體圖譜仍然保持驚人的穩(wěn)定。為了測試一個人失去身體部位后大腦會發(fā)生什么，我們采取了一種獨(dú)特的方法。

我們與 NHS 外科醫(yī)生合作，跟蹤了三名因醫(yī)療原因準(zhǔn)備接受挽救生命的截肢手術(shù)的成年患者，例如癌癥或血液供應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。我們用功能掃描了他們的大腦磁共振成像(核磁共振成像）在截肢前和截肢后反復(fù)——在某些情況下長達(dá)五年。

在核磁共振掃描期間，我們要求患者移動不同的身體部位：敲擊他們的手指、卷曲他們的腳趾或抿起嘴唇。這使我們能夠繪制大腦活動圖并構(gòu)建大腦的身體圖譜。

手術(shù)后，我們重復(fù)掃描，這次要求他們移動缺失的（幻影）手指?；糜斑\(yùn)動不是想象中的：大多數(shù)截肢者繼續(xù)感受到他們?nèi)笔У乃闹纳鷦痈杏X，即使他們身體已經(jīng)不在那里了。這樣做給了我們一個難得的機(jī)會，可以直接比較同一個人截肢前后大腦的手圖。

我們發(fā)現(xiàn)，在所有三名患者中，大腦中的手圖保持顯著變化，并且沒有被其他身體部位（例如面部）覆蓋。這種神經(jīng)穩(wěn)定性有助于解釋為什么這么多截肢者繼續(xù)如此生動地感受到他們?nèi)笔У闹w。

然而，對于大多數(shù)截肢者來說，幻覺不是中性感覺;它們是痛苦的，被描述為灼熱、刺痛或瘙癢。多年來，對這些痛苦感覺的主要解釋來自大腦的身體圖譜已經(jīng)自我重組的想法。反過來，這一理論激發(fā)了諸如鏡盒療法、虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)，或感官辨別練習(xí)，所有這些都旨在修復(fù)據(jù)稱損壞的地圖。

我們的研究結(jié)果顯示，大腦的身體圖譜是不破碎。這有助于解釋為什么這些療法始終無法超越安慰劑治療臨床試驗(yàn).如果地圖完好無損，試圖修復(fù)它就是一條死胡同。

真正的罪魁禍?zhǔn)?/h2>

相反，我們的結(jié)果表明我們應(yīng)該尋找其他地方，例如，在手術(shù)過程中被切斷的神經(jīng)。切斷的神經(jīng)會形成糾結(jié)的簇，這些簇會誤發(fā)信號返回大腦。正在開發(fā)新的截肢手術(shù)技術(shù)，以保留神經(jīng)信號傳導(dǎo)并保持與大腦的穩(wěn)定連接。

我們的研究結(jié)果對開發(fā)假肢和腦機(jī)接口具有重要意義。侵入性的下一代腦機(jī)接口可以直接利用保存下來的截肢身體部位的地圖來解碼正在嘗試的動作，甚至向地圖提供電刺激，使截肢者能夠感覺到他們?nèi)笔У闹w。

這些技術(shù)正在開發(fā)中，有朝一日，可以通過使用保存的身體圖恢復(fù)假肢的自然和直觀控制和感覺。

我們的結(jié)果表明，我們的大腦有一個有彈性的身體模型，即使感覺輸入丟失，它也能保持表征。對于截肢者來說，這意味著缺失的肢體仍然存在于大腦中，有時(shí)是不適的根源，但也是未來技術(shù)使用的資源。

馬爾戈?duì)栐の髀箍?/a>，認(rèn)知與腦科學(xué)博士生，劍橋大學(xué)和亨特·肖恩， 博士后研究員，匹茲堡大學(xué)

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