Когда болит то, чего больше нет: найдена причина фантомных болей — всё дело в мозге

Учёные из Кембриджского университета представили результаты исследования, которое радикально меняет представления о пластичности человеческого мозга. Новые данные показали: карта тела в первичной соматосенсорной коре (S1) сохраняется удивительно стабильной даже спустя годы после ампутации конечности. Этот вывод ставит под сомнение классическую теорию о полной перестройке мозга в подобных случаях.

Старая теория и её пересмотр

Ранее в научной среде доминировала гипотеза, согласно которой участок мозга, отвечавший за ампутированную конечность, быстро "перепрофилировался", передавая функции соседним зонам. Так, считалось, что нейроны, обрабатывающие сигналы от руки, начинают реагировать, например, на движения губ. Эти идеи основывались на экспериментах с приматами и первых данных нейровизуализации. Теория реорганизации стала классическим примером так называемой пластичности мозга.

Однако новое исследование впервые поставило под сомнение её универсальность.

Ход эксперимента

Группа под руководством Тамар Макин и Хантера Шоне провела уникальное лонгитюдное наблюдение за тремя пациентами, которым предстояла ампутация руки. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) исследователи фиксировали активность мозга до и после операции — наблюдения продолжались до пяти лет.

До ампутации испытуемых просили выполнять движения пальцами, губами и ногами в сканере. После ампутации задания оставались прежними, включая попытки "двигать" фантомной рукой.

Неожиданные результаты

Карты мозга показали, что участок, ранее связанный с рукой, продолжал проявлять активность, схожую с дооперационной, даже спустя годы. Нейроны, отвечавшие за губы или другие части тела, не "захватывали" эту область, как предполагалось ранее.

"Карта мозга, соответствующая отсутствующей руке, сохраняла активность, практически идентичную той, что наблюдалась до ампутации", — говорится в публикации Nature Neuroscience.

Таким образом, исследование не подтвердило масштабной реорганизации, о которой долго говорили учёные.

Объяснение фантомных ощущений

Эти данные помогают лучше понять феномен фантомных конечностей, когда люди продолжают ощущать — иногда с болью — утраченную руку или ногу. Если мозг сохраняет карту отсутствующей конечности, становится ясно, почему фантомные ощущения могут сохраняться десятилетиями.

Практическое значение открытия

Полученные результаты имеют важное значение для медицины и технологий. Новое понимание стабильности коры головного мозга открывает перспективы:

• разработка нейропротезов, которые смогут взаимодействовать с "сохраняющейся" картой конечности;
• создание более точных интерфейсов "мозг-компьютер";
• новые методы лечения фантомных болей, учитывающие сохранённую структуру нейронных связей.

Исследование Кембриджского университета показывает, что человеческий мозг менее гибок в определённых аспектах, чем считалось ранее, но эта "устойчивость" может сыграть ключевую роль в развитии медицины будущего.