截肢，大脑变化和幻肢痛

中枢神经系统的不同区域专门负责执行特定的任务。例如，在像体感系统这样的区域，神经细胞被组织成代表体表的地图。刺激传递到身体的任何部位都会在相应的大脑区域产生活动。那么如果有人截肢会发生什么呢?大脑是否仍然将现在缺失的解剖结构纳入其神经图谱?这和那些生来就没有相同身体部位的人相比又如何呢?克里斯·史密斯从牛津大学的Daan Wesselink那里得到了答案。

几年前，我们邀请了一位截肢者，他有非常生动的幻感。我所说的幻感是指，即使他们很久以前失去了一只手，他们仍然能真切地感受到他们的幻手，就像他们还有另一只手一样。当我们让他在扫描仪中移动他们的手指时——他们没有手指——他们的大脑被激活的方式和另一只手完全一样。然后我们想做一个大的研究，我们比较了每一种类型的单手者，他们都能非常生动地感受到他们的幻像，而根本感觉不到他们的幻像。

克里斯:我们从小就知道熟能生巧，如果你是一个优秀的音乐家，或者你学会了另一种语言，这实际上会导致大脑的重塑——大脑皮层——这样我们就能产生更多的联系，从而拥有这种能力。有一种幻觉症状不会消失就像苍蝇在面对它，因为它说的是相反的事实;一旦你的大脑对你身体的某个部位有了一个确定的地图，它就不会摆脱它。

达安:对。我认为这两件事都是正确的:所以大脑能够保存一些在很小的时候学到的信息，并在以后的生活中保持这些信息;但它也是可塑的，能够通过我们学到的东西来适应。因此，通过这项研究，我们真正研究了大脑中处理触觉的最基本区域，并说那个区域……实际上，精细的细节可能略有不同，但一旦你开发了一只手，整体架构就会保持不变。

克里斯:你是怎么得出这个结论的?做这项研究实际上涉及到什么?

Daan:我们是一个神经科学实验室，我们所做的是使用功能磁共振成像，这基本上是我们在医院里安置病人的大型机器。然后当他们在这个扫描仪上做一个特定的动作时，我们可以看到这些不同的大脑区域有多活跃。所以我们特别关注触摸区域。所以我们让两组参与者进入扫描仪:一组是晚年失去双手的人，另一组是天生没有手的人。然后当我们观察这个大脑区域，在你和我的大脑中是一个手的区域，在那些从未有过手的人那里什么都没有。这并不奇怪，因为他们从来没有那只手。但是当我们观察那些没有这只手的人，但是当他们是孩子的时候，我们无法将它与那些仍然拥有两只手的人区分开来。

Chris -这告诉你的是，正如你所猜测的，当你有一只手的时候，大脑会建立一个地图和身体部位的表征。如果你失去了那个身体部位，大脑不会神奇地移除那个表征。它停留在那里，并且仍然能够为那个人创造出一个已经失去的身体部位的心理形象。所以这一定是人们产生幻觉的基础，这是因为大脑的表征仍然存在。

戴安:对，没错。我们认为这是由这个区域产生的这个区域仍然有所有的信息。然而，更让我们惊讶的是，我们还把截肢者，那些后来失去手的人。但是一些截肢者已经感觉不到幻手了，他们也失去了幻手。但即使在这些截肢者身上，我们也能在这个大脑区域找到所有的手部信息。

Chris -你认为是什么促成了这种表现的维持?是不是因为，当你年轻时，一旦你的大脑结构形成了一个补丁，它就被锁定了，你就被它困住了?或者你认为，因为感觉系统与大脑的许多其他区域都有相互的联系，包括运动区域，所以你可以预测当你移动时你会有什么感觉;同样，大脑另一侧的相同运动区域，因为这两个区域是相互联系的，不是。你认为是来自大脑其他区域的输入帮助维持了这张地图吗?

戴安:是的，一定是某种原因，大脑能够保持来自其他区域的输入。我们正在进行更多的实验。我们唯一知道的是，那不是另一只手。所以这两只手在这方面是独立的。但就像你说的，运动区域可能是真的。

克里斯:那么，你认为为什么有些人确实有更生动的幻感呢?为什么没有这种基因的人似乎更善于重塑他们的大脑?

Daan:有一些行为实验表明，重要的不一定是这个最基本的大脑区域，它处理触觉，创造身体的地图，而是其他类型的读出。大脑中还有另一个区域负责读取那个区域的信息，然后那个区域就停止读取了。人们失去了这种幻觉。但不幸的是，目前还很难说。

克里斯:从本质上讲，你在这里所做的就是证实了我们所怀疑的可能发生的事情，也就是你有了一张相当固定的地图，这是早期建立的。因为我们从视觉系统的时代就有线索了，不是吗，诺贝尔奖获得者Hubel和Wiesel在动物身上做了类似的实验，表明如果你从很早期就剥夺动物的视觉输入，你的神经系统的结构就会发生永久性的变化。这和你在这里展示的是一致的。但是为了更进一步，你现在能做些什么呢?

达安:对。我认为现在真正向前发展的动力是神经义肢。有很多研究正在进行，关于如何将这些信息从大脑传递到某种机械设备上以取代手，这里有两个团队。一组工程师，他们试图进入大脑，并试图让控制在某种程度上对你我都有意义——就像移动一只真正的手一样自然。还有一些人尝试使用其他类型的信息，比如手臂肌肉的运动，或者眉毛的运动，来控制这只机器人手。我想我们真的想说，在这些后来失去手的人身上，所有这些信息都还在那里，所以你应该在大脑中使用这些信息。然而对于那些从未有过另一只手的人来说，你需要使用其他类型的信息。其他类型的控制。