Удивительные открытия в нейронауке: карта тела не меняется после ампутации

Внутри каждого человеческого мозга есть детализированная карта тела: различные его области отвечают за руки, губы, стопы и другие части. Но что происходит с этой картой, если одну из частей тела человека удалить?

Десятилетиями учёные были убеждены: если человек теряет часть тела, например, при ампутации, его "карта тела" в мозге подвергается радикальным переменам — соседние области словно бы берут на себя функции утраченной части. Этот взгляд был краеугольным камнем современного представления о пластичности взрослого мозга: его способности менять структуру и функции в ответ на травмы, новый опыт или обучение.

Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, заставило кардинально взглянуть на вопрос иначе. Оказалось, что карта тела в мозге остаётся удивительно стабильной, даже спустя годы после ампутации.

Учёные работали совместно с британскими хирургами Национальной службы здравоохранения (NHS). Они наблюдали троих взрослых пациентов, которым по медицинским показаниям предстояло ампутировать руку (например, из-за рака или тяжёлых нарушений кровоснабжения). Мозг каждого пациента изучали с помощью функциональной МРТ до операции и не раз после — в некоторых случаях за их состоянием следили до пяти лет.

Во время МРТ пациенты двигали разные части тела: поочерёдно пальцы, скручивали пальцы ноги или, например, поджимали губы. Так учёные составляли карту мозговой активности и восстанавливали карту тела в мозге.

После операции пациентов просили попытаться пошевелить отсутствующими ("фантомными") пальцами. Такое движение — не выдумка: большинство людей после ампутаций очень ярко ощущают отсутствующую конечность. Именно это дало уникальную возможность учёным сравнить карту руки в мозге до и после операции — у одного и того же человека.

Результат удивил: у всех трёх пациентов карта руки в мозге практически не изменилась, новые области не "отжали" этот участок. Это объясняет и то, почему многие ампутированные продолжают ощущать "фантомные" руки или ноги — как будто они всё ещё на месте.

Но чаще всего фантомные ощущения не так уж безобидны: их описывают как жгучую, колющую или зудящую боль. Долгое время считалось, что причина — как раз в изменениях карты тела. На этом строились методики лечения: зеркальная терапия, упражнения в виртуальной реальности, специальные сенсорные тренировки — все они рассчитаны на "починку" якобы поломанной карты.

Новые результаты показывают, что карта вовсе не сломана. Это объясняет, почему такие методы не дают результата лучше обычного плацебо. Если карта не изменилась, значит и чинить-то нечего.

Вместо этого учёные советуют искать причину болей в другом — например, в нервах, которые были пересечены при операции. Такие нервы часто формируют клубки, которые посылают в мозг ошибочные сигналы. Сейчас разрабатывают новые методы операций, которые смогут сохранить передачу сигналов и стабильное соединение с мозгом.

Открытие важно для создания протезов и новых нейроинтерфейсов. Современные высокотехнологичные протезы научились напрямую "считывать" сигналы с участков мозга, которые ранее управляли потерянной рукой, и даже посылать электрические импульсы туда, заставляя ампутированных испытывать ощущения от искусственной конечности.

Эти технологии пока в разработке, но учёные уверены: карта тела в мозге — это отменный ресурс для будущих открытий. Даже когда органа давно нет, он «живет» в мозге — иногда как источник боли, а иногда как задел для технологической революции.