Le persone con disabilità spesso riferiscono il fenomeno del "dolore fantasma", o "arti fantasma", quando avvertono la presenza di dita, mani, piedi o gambe mancanti e talvolta provano dolore anche agli arti una volta amputati. Fino ad ora, la scienza non poteva spiegare in alcun modo questo fenomeno. Ma ora, utilizzando immagini ad altissima risoluzione, gli scienziati dell'Università di Oxford sono stati in grado di studiare il cervello degli amputati e vedere come cambia il loro cervello dopo la perdita di un braccio. I dettagli del cervello a un livello così alto hanno rivelato per la prima volta una cosa sorprendente: il cervello dell'amputato conserva una mappa incredibilmente dettagliata della mano mancante e delle singole dita.
L'esistenza di questa mappa dettagliata della mano nel cervello - anche decenni dopo l'amputazione - può parzialmente spiegare il fenomeno dell'arto fantasma.
La deprivazione sensoriale nelle persone che hanno subito cecità, sordità o amputazione, ad esempio, è stata a lungo un campo fertile per lo studio della plasticità cerebrale. La ricercatrice capo Sanna Kikkert ei suoi colleghi del Laboratorio Mani e Cervello, guidati dalla professoressa associata Tamara Makin, hanno preso come base per lo studio un aspetto del fenomeno dell'arto fantasma, quando gli amputati non solo percepiscono la presenza o le sensazioni nell'arto mancante, ma possono anche "controllare" la loro mano fantasma. Chiedendo alle persone di muovere individualmente le loro dita fantasma durante la scansione del cervello in parallelo, gli scienziati sono stati in grado di disegnare una mappa dettagliata della rappresentazione della mano fantasma nel cervello.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che il movimento della mano fantasma crea attività nel cervello dell'amputato, ma fino ad ora era difficile dire cosa fosse esattamente questa attività. Ad esempio, è difficile dimostrare che l'attività cerebrale indica l'esistenza di una carta di mano mancante piuttosto che un'attività anormale causata dall'amputazione.
La ricerca di Kickert mostra che i modelli di attività della mano fantasma contengono caratteristiche importanti della rappresentazione "normale" della mano, come la disposizione spaziale delle dita in relazione l'una con l'altra. Il team è stato in grado di dimostrare che le mappe della mano dell'arto fantasma rientravano nell'intervallo indicato in un campione di controllo di partecipanti a due mani. Considerando che i soggetti hanno perso le braccia da 25 a 31 anni fa, questo è incredibile.
In un articolo pubblicato sulla rivista eLife, gli scienziati sono stati anche in grado di confutare molte altre spiegazioni più banali per l'attività del cervello fantasma. Hanno dimostrato che l'attivazione del braccio fantasma non è un semplice risultato dell'attività muscolare o nervosa nel moncone che rimane dopo l'amputazione. Ad esempio, negli amputati che hanno perso i muscoli (a causa dell'amputazione sopra il gomito), le mappe della mano sono rimaste le stesse di coloro che non potevano inviare o ricevere segnali dall'arto (a causa di danni ai nervi). Tuttavia, è ancora un mistero se la mappa della mano memorizzata nel cervello provochi sensazioni fantasma dell'arto o se le sensazioni stesse preservino la mappa della mano nel cervello.
Video promozionale:
Come il cervello vede il corpo
Questi risultati sono doppiamente interessanti perché contraddicono la saggezza convenzionale su come il cervello forma e mantiene la mappa sensoriale del corpo. Questa mappa sensoriale è chiamata homunculus somatosensoriale (dal greco "piccolo uomo") e ha a lungo sorpreso gli scienziati con la sua struttura altamente organizzata. Organizzato in quanto il cervello piega parti del corpo molto simili a come si trovano sul corpo:
È stato a lungo pensato che questa mappa necessiti di un flusso costante di input sensoriali dal corpo per mantenerla organizzata. Questo pensiero è stato supportato da un numero significativo di studi su animali che dimostrano che quando un arto viene amputato, le regioni del corpo vicine sull'omuncolo invadono e sovrascrivono il territorio dell'arto mancante.
Una riorganizzazione simile è stata trovata negli esseri umani. Uno studio del 2013 di Tamar Makin e colleghi ha scoperto che dopo l'amputazione, il cervello porta via il territorio rimanente dal braccio mancante. Il loro studio ha anche dimostrato che questa presa era correlata al modo in cui i soggetti usavano i loro corpi: più l'amputato utilizzava il braccio rimanente per le attività quotidiane, più quel braccio occupava le risorse cerebrali del braccio mancante, forse per supportare un uso eccessivo del braccio intatto.
Kickert ha trovato una riorganizzazione simile nel suo gruppo di amputati nell'area del braccio mancante nel cervello, oltre a mappe manuali dettagliate. Ciò significa che dopo l'amputazione, quest'area del cervello non solo rimane funzionale, ma viene anche mantenuta, nonostante la successiva riorganizzazione - questo fatto non è stato precedentemente riconosciuto.
Infatti, può essere utilizzato per creare tecnologie sorprendenti specifiche per gli storpi e disabili: "neuroprotesi" che sono controllate direttamente dal cervello, di solito attraverso elettrodi impiantati nella corteccia cerebrale. La mappa della mano salvata dopo l'amputazione può essere utilizzata per guidare le singole dita in queste interfacce neurocomputer.
ILYA KHEL
