Lo studio delle persone con una sola mano rivela come il cervello si adatta dopo aver perso una parte del corpo

Lo studio delle persone con una sola mano rivela come il cervello si adatta dopo aver perso una parte del corpo
Il batterista Rick Allen ha superato l'amputazione di una delle sue braccia. Matt Becker / weatherman / wikipedia, CC BY-SA

Capire come funziona il cervello umano è uno degli obiettivi più importanti della scienza. E uno dei primi passi per scoprire i suoi segreti sta nel capire come il cervello sia effettivamente organizzato. La nostra attuale visione risale a lavoro pionieristico del neurochirurgo Wilder Penfield negli 1940, che stabiliscono il legame tra l'organizzazione del cervello e la nostra capacità di operare il nostro corpo.

Penfield stimolò elettricamente alcune aree cerebrali dei suoi pazienti e notò che si muovevano involontariamente, o riferivano sensazioni da specifiche parti del loro corpo in risposta. Questa era la base dell'idea che il cervello contenga una mappa del corpo, in cui diverse regioni controllano parti del corpo diverse. Ma ora, quasi 80 anni dopo, un nuovo studio suggerisce un'idea alternativa.

Esistono molti modi per studiare il legame tra l'organizzazione del cervello e la sua funzione. Uno è osservando la risposta del cervello a un profondo cambiamento fisico, come perdere una parte del corpo o nascere senza uno. Per esempio, cosa succede alla regione del cervello che controlla la mano quando la mano non esiste più?

Quando gli scienziati hanno iniziato a esplorare questa domanda, hanno osservato che l'area del cervello che precedentemente rappresentava la mano si "preso in carico " dalle regioni limitrofe nel cervello. In questo modo, il cervello si riorganizzerebbe attraverso una battaglia per il territorio del cervello, con il vincere la regione vicina rivendicando l'area per il proprio scopo funzionale.

Allo stesso modo, la corteccia non occupata in persone nate senza una mano in cui l'input sensoriale non è stato perso, ma in realtà non è mai esistito, viene reclutato per rappresentare il braccio residuo dell'unica persona. Queste risorse extra del cervello sono state suggerite per consentire a una sola mano di utilizzare il braccio residuo per sostituire la funzione della mano mancante.

Tuttavia, la nuovo studio I miei colleghi, pubblicati su Current Biology, suggeriscono che un operatore utilizza una serie di strategie creative per completare complesse attività quotidiane - coinvolgendo parti del corpo controllate da aree cerebrali che non sono affatto vicine al territorio della mano mancante (fare riferimento all'immagine). Ciò li ha portati a chiedersi se la riorganizzazione del cervello sia realmente determinata dalle relazioni di vicinato nel cervello.

L'esperimento

Gli scienziati hanno studiato le persone 17 nate con una sola mano e le persone 24 con due mani. Ai partecipanti è stato chiesto di svolgere attività in laboratorio, dall'avvolgere un regalo all'apertura di una bottiglia o al piegare il bucato. Questi doveri apparentemente banali richiedono effettivamente un coordinamento immenso tra le nostre due mani, e quindi pongono continue sfide alle persone che hanno solo una mano. Le one-handers hanno completato con successo i compiti utilizzando un repertorio diversificato di strategie di compensazione, che vanno dall'uso di gambe, labbra, protesi o braccio residuo per eseguire i compiti che normalmente coinvolgono due mani.

Poiché questi atti includevano parti del corpo che non sono tutte controllate da aree vicine a quella che controlla la mano mancante, gli scienziati volevano sapere cosa sta succedendo nel cervello di queste persone straordinarie. Hanno chiesto ai partecipanti di eseguire semplici movimenti con queste varie parti del corpo e di monitorare la loro attività cerebrale.


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Le scansioni MRI funzionali hanno rivelato che le rappresentazioni di diverse parti del corpo utilizzate per sostituire la funzione della mano erano mappate direttamente sullo spazio corticale che avrebbe rappresentato la mano. In altre parole, l'area del cervello che avrebbe rappresentato la mano si è invece usata per sostenere le labbra, i piedi o le braccia.

Sebbene questo studio non sia il primo a dimostrare una parte del corpo che invade la regione della corteccia cerebrale di una parte del corpo diversa, è il primo a mostrare più parti del corpo che beneficiano della stessa area cerebrale - indipendentemente dal fatto che queste regioni siano vicine a ciascuna altro nel cervello.

Quindi sembra che ci sia molta più flessibilità nel cervello di quanto pensassimo in precedenza, dato che la corteccia disponibile può essere allocata a parti del corpo che condividono la funzionalità della mano mancante.

Riorganizzazione o riorientamento?

Un modo per mettere questi risultati nel contesto è quello di chiedere, e se l'area della mano non rappresenta l'area della mano in sé, ma solo la parte del cervello responsabile della funzione normalmente portata da quella mano?

Se questa interpretazione è corretta, allora abbiamo frainteso l'organizzazione del cervello come basata su parti del corpo piuttosto che sulla funzione del corpo. Mentre è speculativo a questo punto, è interessante pensare che potremmo aver sbagliato su questo per così tanto tempo.

Per quanto queste idee siano eccitanti, dobbiamo fare attenzione e ricordare che questa è ancora una teoria funzionante al momento. Tuttavia, legare insieme queste stringhe di scoperta ha implicazioni importanti. Non solo ci aiuterà a riscrivere la teoria dell'organizzazione del cervello, ma ci informerà su come possiamo imbrigliare la riorganizzazione del cervello per creare migliori interfacce tra il cervello e la tecnologia assistiva e anche quella accrescitiva.

Infatti, se il cervello può sfruttare il territorio della mano mancante per rappresentare una moltitudine di altre parti del corpo, può anche essere usato per rappresentare e controllare parti del corpo artificiale come un braccio protesico?

Circa l'autore

Rebecca Nutbrown, PhD Candidate in Neuroscience, UCL

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.


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