Como o cérebro se lembra de membros amputados e continua a controlá-los

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Como o cérebro se lembra de membros amputados e continua a controlá-los
A nova pesquisa pode ajudar a desenvolver braços robóticos. UfaBizPhoto / Shutterstock

A maioria das pessoas que perderam um membro ainda sinto a sua presença décadas depois. Este fenômeno, apelidado de "membro fantasma", tem sido um mistério. Mas com a nova varredura do cérebro de ultra-alta resolução, agora somos capazes de olhar para dentro do cérebro de amputados por pistas previamente escondidas. Recentemente, mostramos três casos notáveis ​​de amputados com mapas incrivelmente detalhados representando todos os cinco dedos faltando em seus cérebros.

Mas por que esses mapas persistem, apesar de décadas sem nenhuma contribuição do membro ausente? Em um novo estudo, publicado na revista eLife, nós agora revelamos que a quantidade que uma pessoa pode propositalmente “mover” seu membro fantasma é fundamental para determinar o quão semelhante é o mapa de mão faltante de seus cérebros para aqueles que têm duas mãos. Nosso estudo mostra que os membros fantasmas não são apenas uma esquisitice interessante, mas um fenômeno que pode ser aproveitado para fazer perguntas anteriormente não respondidas sobre o cérebro.

Se uma pessoa tem a infelicidade de perder um braço, muita coisa vai mudar. Como você coloca meias? Ou abrir uma garrafa de bebida? O que pode ser menos na mente de uma pessoa (com o perdão do trocadilho) é como perder um braço pode mudar seu cérebro.

Há algumas propriedades cerebrais escolhidas que antes controlavam o movimento e a sensação do membro perdido. Então, quais são esses pedaços de cérebro chegando até agora? Essa pode ser uma pergunta surpreendentemente difícil de responder. Normalmente, para explorar a área do "braço" do cérebro - com imagens do cérebro, por exemplo - nós tocar ou mover esse braço. Se esse braço estiver faltando, isso representa um problema.

Através de décadas de pesquisa principalmente animal, os pesquisadores têm tocado e movido as partes restantes do corpo para ver se algo parece estar invadindo esta zona de mão perdida. Isso nos mostrou que, se, por exemplo, um macaco perde um dedo do meio, a área do cérebro (que uma vez controlou o dedo do meio) é tomada. quase instantaneamente pelo índice vizinho e dedos em anel. É uma invasão de território muito parecida com um jogo corporal de risco.

Esta pesquisa pintou um quadro em que mapas corporais antigos parecem ser apagados e o valioso espaço do cérebro redistribuído para sustentar membros que permanecem. Mas isso acaba ficando longe de toda a história.

Lições fantasma

Como os animais têm dificuldade em nos dizer o que estão sentindo, é apenas através da pesquisa humana - muito recente - que descobrimos os fantasmas de partes do corpo perdidas que assombram os cérebros dos amputadose os insights surpreendentes que eles fornecem à ciência.

Como o cérebro se lembra de membros amputados e continua a controlá-losImagens do cérebro revelam mapas detalhados dos dedos individuais da mão em amputados (abaixo) que são surpreendentemente similares em comparação com os mapas de mãos dos participantes de controle com duas mãos (acima). Autor fornecida

Muitas pessoas não percebem que amputados não só podem sentir seus membros fantasmas - a maioria também tem bom controle sobre seu movimento. Nós mostramos anteriormente que pedir amputados para mover seus dedos fantasmas no scanner resulta em belos mapas dos dedos individuais (ausentes) (veja a imagem acima). Os amputados naquele estudo, no entanto, foram selecionados especificamente porque tinham fantasmas altamente vívidos. Isso nos leva a pensar, são essas sensações fantasmas que mantêm o membro ausente vivo no cérebro?

Para responder isso, nós recentemente escaneou um grande grupo de amputados com níveis variados de sensação fantasma, movimento fantasma e dor fantasma. Descobrimos que a medida em que uma pessoa poderia mover seus dedos fantasmas era o melhor indicador de como um mapa de pessoa de duas mãos era o mapa.

Surpreendentemente, o movimento fantasma foi mais importante na previsão da organização desses mapas de mãos do que a simples vivacidade das sensações fantasmas - o quanto elas podiam sentir os dedos perdidos. Também ficamos surpresos ao descobrir que esses mapas de mãos faltantes permanecem mesmo em pessoas que têm pouca ou nenhuma sensação fantasma, indicando que esses mapas são incrivelmente estáveis ​​depois de terem se formado.

Finalmente, queríamos saber o que está acontecendo na área do braço ausente de pessoas nascidas sem um membro (congênitos unidirecionais). Aqui, no entanto, tivemos um problema: pessoas nascidas sem membros normalmente não experimentam sensações fantasmas (embora isso seja um pouco contencioso). Isso significava que não poderíamos pedir a esses participantes para moverem seu fantasma no scanner, como fizemos com os amputados.

Pedindo que os congêneres de mão única imaginem mover seu braço ausente no scanner produziu muito pouca atividade semelhante à mão (a maioria dos quais achamos que pode ser relacionado a aspectos visuais da nossa tarefa). Mas, para olhar mais profundamente, precisávamos de uma nova tática.

Quando você move sua mão direita, isso ativa o mapa da mão da mão direita no lado esquerdo (oposto) do seu cérebro. No entanto, mover a mão direita também causa mudanças de atividade que nos permitem ver mapa da mão esquerda imóvel do outro lado do cérebro.

Então, ao fazer com que nossos participantes com uma mão movam sua mão intacta, poderíamos capturar uma visão indireta do mapa da mão ausente. Quando amputados e de duas mãos moviam a mão intacta, vimos um mapa de mão com aparência muito normal no lado da mão perdida. Os participantes nascidos sem uma mão não mostraram tal atividade, nos dando uma nova confiança de que realmente há pouco ou nenhum mapeamento de mãos.

Os membros fantasmas captam nossa atenção porque são fascinantes e bizarros. Mas seu valor científico também está se tornando cada vez mais claro. Nossa pesquisa levanta a questão de saber se as pessoas podem treinar explicitamente sua mão fantasma para restaurar seus mapas de dedos para um estado mais normal. Isso pode parecer inútil, mas os cientistas da Pitt University nos EUA estão atualmente implantando eletrodos nos mapas digitais ausentes de pacientes paralisados, permitindo que eles controlar e sentir os dedos individuais de uma mão robótica. Pode ser em breve tempo para o treino de mão fantasma.A Conversação

Sobre o autor

Harriet Dempsey-Jones, pesquisadora de pós-doutorado em neurociências cognitivas, UCL

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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