Fantominės galūnės ir perjungtos smegenys

Fantominės rankos, kojos, pirštai ir kojų pirštai: atrodo, siaubo filmų medžiaga. Tačiau beveik 70 procentų iš 4 milijonų JAV amputuotų asmenų ryškūs trūkstamų kūno dalių pojūčiai, tokie kaip spaudimas, dilgčiojimas, šiluma, šaltis ir skausmas, kurie gali būti ir nuolatiniai, ir kankinantys, yra pernelyg realūs.

Fantominės galūnės jau daugelį metų glumina mokslininkus. Tačiau naujausi tyrimai atskleidė galimus šio reiškinio mechanizmus, įskaitant įrodymus, kad smegenų neuronai, gaunantys informaciją iš galūnės, gali persijungti ir ieškoti informacijos iš kitų šaltinių po galūnės amputacijos. Šie atradimai meta iššūkį ilgalaikiam įsitikinimui, kad smegenys yra nekintamos po tam tikro amžiaus, todėl mokslininkai skatina kurti naujus gydymo būdus fantominių galūnių skausmo ir kai kurių nugaros smegenų traumų aukoms.

Ši istorija buvo mūsų 1997 m. sausio mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Daugelį metų psichologai fantominius galūnių pojūčius priskyrė norų išsipildymui, grynai psichologinei būklei. Tada, 1984 m., Kalifornijos universiteto San Francisko neurologo Michaelo Merzenicho vadovaujama komanda atliko eksperimentus, kurie pradėjo aiškinti fantomines galūnes kaip tikrą fiziologinį atsaką. Merzenichas ir jo kolegos pirmiausia amputavo suaugusių pelėdų beždžionių grupės vidurinius pirštus, o vėliau stimuliavo kiekvienos beždžionės rankos skaitmenis, esančius šalia amputacijos kelmo.

Įdėjęs mikroelektrodus, aptinkančius elektrocheminius pokyčius aktyviai besišaunančiuose neuronuose, į įvairias beždžionių smegenų sritis, Merzenichas nustatė, kad žievės sritis, kuri iš pradžių šaudė reaguodama į amputuoto piršto stimuliavimą, dabar suveikia kiekvieną kartą, kai jis paliečia du gretimus. pirštai. Prieš amputaciją neuronai nereagavo į šių pirštų stimuliavimą.

1991 m. Nacionalinio psichikos sveikatos instituto neuropsichologijos laboratorijos neurologas Timothy Pons išplėtė Merzenicho išvadas. Dirbdami su suaugusiomis makakomis beždžionėmis, Ponsas ir jo kolegos deaferentavo arba perpjovė nervus, perduodančius jutiminę informaciją tarp žievės ir rankos, dilbio, plaštakos ir pakaušio. Tada komanda stimuliavo įvairias kūno dalis ir nustatė, kad ta žievės dalis, kuri anksčiau reagavo į ranką ir pakaušį, dabar reaguoja į veido stimuliavimą. Kaip gebenė plinta ant plikų plytų, Ponso nuomone, aplinkiniai neuronai įsiveržė į pūdymą, atitinkantį deaferentuotas galūnes, žievės sritį, leisdami jai reaguoti į stimuliaciją iš kitų kūno dalių.

Žmonių išbandymai

Kitais metais Kalifornijos universiteto San Diege neurologas Vilayanur Ramachandran atliko eksperimentus su žmonėmis, kuriems buvo amputuota ranka ar pirštas. Užrišęs akis savo pacientams, jis spaudė skirtingas jų kūno dalis. Patvirtindamas Ponso rezultatus, Ramachandranas atrado keletą tiriamųjų, kurie pranešė, kad spaudimas, taikomas veidui, jaučiasi taip, lyg jis sklinda ir iš veido, ir iš fantominės rankos.

Ramachandranas teigia, kad šis atradimas buvo prasmingas, nes kažkada ranką atitinkanti žievės teritorija buvo šalia veido, atitinkančios veidą. Ir kaip žmonės, stovintys šalia baro kėdžių sausakimšame bare, greičiausiai gauna šias vietas, kai žmonės išeina, neuronai, esantys netoli zonos, kuri nebegauna informacijos, turi geriausią galimybę judėti.

Ramachandranas samprotavo, kad skausmas, susijęs su fantominėmis galūnėmis, gali atsirasti, kai neuronai persikelia į naujas sritis, tačiau atlieka klaidingą savo laidų perjungimo darbą. Jis teigia, kad žievės atvaizdavimo klaidos, pvz., kryžminis lytėjimo ir skausmo įvedimas, gali sukelti skausmą, tarkime, fantominėje rankoje, atsirandančią dėl gerybinio veido prisilietimo.

Tyrimai su žmonėmis taip pat parodė, kad žievės reorganizacija įvyko greičiau, nei buvo įtariama anksčiau. Nors Pons tyrė primatus, kurie buvo deaferentuoti 11 metų, Ramachandranas rado panašių įrodymų žmonėms, kurių galūnės buvo amputuotos likus vos keturioms savaitėms iki eksperimento.
Nervų ataugimo ir žievės pertvarkymo samprata reiškia radikalų pokytį mokslininkų požiūriui į smegenis. Istoriškai buvo manoma, kad vystymosi metu, kai smegenys yra prijungtos, yra kritinis galimybių langas, sako Pons. Dabar, sako jis, atrodo, kad smegenys visą gyvenimą demonstruoja stebėtinai daug plastiškumo.

Galimos terapijos

Toks plastiškumas gali būti raktas į galimą ne tik fantominių galūnių skausmo, bet ir kitų centrinės nervų sistemos negalavimų gydymą, įskaitant nugaros smegenų pažeidimus, kai uždegimas ar spaudimas blokuoja nervinius kelius. Tiesą sakant, pastaruosius kelis mėnesius Pons ir jo kolega David Good, Bowman Gray medicinos mokyklos reabilitacijos centro direktorius Wake Forest universitete Šiaurės Karolinoje, stebėjo pacientus, patyrusius nugaros smegenų pažeidimus, lygindami atsigavimo laipsnį su stuburo smegenų pažeidimu. žievės reorganizacijos dydis, išmatuotas MRT skenavimu.

Kaip ir tikėtasi, mokslininkai išsiaiškino, kad tie, kurie patyrė mažiausiai reorganizacijos, taip pat visiškai pasveiko. Jei neuronai nepersitvarko, aiškina Pons, tada, kai viskas stuburo smegenyse normalizuosis, žievė išliks nepakitusi ir galės veikti su nugaros smegenimis taip, kaip anksčiau.

Pons ir Good mano, kad dirbtinis žievės pertvarkymo užkirtimas gali padėti pacientams atsigauti po tokių nugaros smegenų sužalojimų, nors jie įspėja, kad toks metodas būtų nenaudingas tais atvejais, kai nugaros smegenys iš tikrųjų būtų nutrauktos. Vienas iš būdų blokuoti žievės reorganizaciją, kurį tiria mokslininkai, apima DAP-V, vaisto, kuris slopina glutamato, neurotransmiterio smegenyse, elektrocheminį aktyvumą, naudojimą.

Paprastai glutamatas įgalina ryšį tarp neuronų, kai jie perduoda elektrocheminius pranešimus vienas kitam iš išorinio dirgiklio, pavyzdžiui, smūgio į ranką, iki pat smegenų. Panašiai, po nugaros smegenų pažeidimo ar amputacijos, kai neuronai staiga nustoja priimti įvesties signalus iš savo kaimynų, glutamatas suteikia galimybę paliktiems neuronams prisijungti prie kitų neuronų, kurie suteiks jiems stimuliaciją ir taip pagerins žievės reorganizaciją.

Pons ir Good teigia, kad glutamato receptorių surišimas su DAP-V užkirs kelią neuronų ryšiui tarp neuronų, todėl apleisti neuronai, kurie nebebendrauja su savo partneriais visą gyvenimą, negalės bendrauti su jokiais potencialiais naujais partneriais. , arba. Todėl mokslininkai mano, kad neuronai liks pririšti prie savo draugų. Ir kai nugaros smegenų blokada išsisklaidys, pradinės žievės jungtys ir funkcijos išliks nepažeistos.

Galiausiai, kadangi po amputacijos vykstantis žievės pertvarkymas yra labai panašus į laidų perjungimą po nugaros smegenų traumų, Pons tikisi, kad toks farmakologinis agentas, kaip DAP-V, užkertantis kelią nervų persitvarkymui žievėje, taip pat gali padėti išvengti fantominių galūnių. skausmas amputacijos metu. Tačiau tyrėjai įspėja, kad šis tyrimas dar tik pradedamas ir dar turi išspręsti pagrindines problemas, pavyzdžiui, kaip vaistas gali būti vartojamas ir ar jis gali būti skiriamas trumpą laiką po amputacijos, ar jis turi būti vartojamas neribotą laiką.

paslėpti