עדויות חדשות של FMRI מראות כי מפות היד והשפתיים של המוח נשארות שנים יציבות לאחר הקטיעה, מעצבות מחדש את ההבנה שלנו בנוירופלסטיות ומנחה אסטרטגיות תותבות ושיקום עתידיות.
מחקר: מפות גוף קליפת המוח היציבות לפני קטיעת הזרוע ואחריה. קרדיט תמונה: שבעים ושוטרים / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בפורסם מדעי המוח הטבעייםקבוצה של חוקרים בדקה אם קטיעת זרוע למבוגרים מעוררת ארגון מחדש של קליפת המוח בקנה מידה גדול על ידי מעקב אחר ייצוגי יד ושפתיים עם הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (FMRI) לפני וחמש שנים לאחר הניתוח.
רֶקַע
במשך עשרות שנים למדו התלמידים שאחרי שאבדת יד, הפנים פולשות לשטחה במוח. עם זאת, חומרים מרגישים אצבעות פנטום עזות ויכולות לנסות להזיז אותן, ומציעות מפות שמורים. מחקרי בעלי חיים קלאסיים והדמיה אנושית מוקדמת תמכו בארגון מחדש נרחב בקליפת המוח הסומטוסנסורית הראשונית (S1). עבודה אנושית חדשה יותר מצביעה על יציבות, כאשר תנועות פנטום עוסקות בתבניות ידניות.
המחברים מדגישים גם כי ניתן לאשר את פעילות הפנטום על ידי התכווצויות שרירי הגפיים הנותרות, מה שמצביע על ניסיונות מוטוריים אמיתיים ולא על פעולות מדומיינים. בתחום חסר נתונים אורכיים בעקבות אותם אנשים במהלך הניתוח.
השוואה בין חצי הכדור המושפעים והלא מושפעים, ושכפול בקליפת המוח הראשונית (M1), חיוניים ליישב מודלים, ויש צורך במחקר נוסף כדי לזהות מי מארגן מחדש, מתי ומדוע.
על המחקר
שלושה מבוגרים שנקבעו לקטיעת זרוע חד-צדדית (P1, P2, P3) נחקרו פעמיים לפני הניתוח ובשלושה חודשים, 6 חודשים ובמעקב (1.5 שנים עבור P1; 5 שנים עבור P2). 16 פקדים בעלי יכולת גוף (CTRL) נסרקו בארבעה מפגשים במשך 6 חודשים; בנוסף נותחה קבוצה נפרדת של 22 בקרות צעירות יותר עבור P1.
קבוצת קטיעה כרונית (n = 26) סיפקה הקשר. FMRI נרכש בסורק 3 טסלה. מגנטציה משוקללת T1 הכינו את האנטומיה של שיפוע רכישה מהירה של אנטומיה וחמצון דם תלויים (Bold) הדמיה מישורית של הד (זמן חזרות (TR) 1.5 שניות, זמן הד (TE) 35 שניות, שדה מבט (FOV) 212 מ"מ, 2 מ"מ ווקסלים איזוטרופיים).
במהלך הסריקה, המשתתפים ביצעו תנועות של כל אצבע, שפתיים וכפות רגליים; לאחר הניתוח הם ניסו תנועות ידיים של פנטום והסיימו סריקות בקרת תמונות. ניתוחים המתמקדים ב- S1, אזור ברודמן 3B (BA3B), עם שכפול ב- M1. מודל ליניארי כללי (GLM) משקל משקולות בטא מצבים.
ניתוחים מולטי-ווקסלים כללו פענוח של פגישות של מכונת וקטור (SVM) לאורך מפגשים וניתוח דמיון ייצוגי (RSA) באמצעות מרחקי Mahalanobis מאומנים. אזור מעניין (ROI) הגדרות, מרכז הכובד (COG) משמרות ופרמטרים להחלקת (רוחב מלא בחצי מקסימום (FWHM) 3 מ"מ) עקבו אחר נהלים.
אציר זמן ניסיוני. סריקות לפני ואחרי קטיעה נערכו על פני 4–5 נקודות זמן: פעמיים לפני כן, ובשלושה חודשים, 6 חודשים ו 1.5 (P1)/5 שנים (P2) לאחר קטיעה. באיור המתאר את שלושת המשתתפים 6 חודשים לאחר הקטיעה, כולל התיאור הסובייקטיבי שלהם של עמדת גפיים הפנטום שלהם. גתנועות פנטום אינן דמיוניות. פעילות חד-משתנה (Z-Scored) מפת ניגודיות המציגה את ניסיונותיו של המשתתף לפתוח ולסגור את היד הפנטום לעומת תנועת הדמיון, 6 חודשים לאחר הקטיעה. דידו של המשתתף (אדום) ושפה (כחול) מפות הפעלה קליפת המוח (מנוגדות נגד תנועות רגליים) בחצי הכדור היד המושפע לאורך 4-5 מפגשים. כל המפות היו סף מינימליות ב 33% מהסטטיסטיקה המקסימאלית Z והשתמשו בסולם צבע משותף (ה- Z-סטטיסטי המקסימלי של המשתתף> 4.5). המשתתפים הסכימו לשכפל את הדימוי שלהם. איורי מוח ב א נוצרו בביורנדר.
תוצאות המחקר
על פני המפגשים שנמשכו לפני הניתוח ואחריו, שלושת המשתתפים המקרים יצרו תחושות ידיים של פנטום ויכולים לנסות באופן רצוני תנועות אצבעות פנטום; תנועת הפנטום הניבה פעילות חזקה יותר מאשר לדמיין תנועה, וליוותה בהתכווצויות שרירים שיוריות בגדם, ואישרה שליטה מוטורית אמיתית.
פעילות היד והשפתיים בחצי הכדור המנוגדת לידו החסרה עוקבת לאורך זמן באמצעות משימות תואמות. משמרות COG ליד ואצבעות אינדיבידואליות נפלו בתוך התפלגות ה- CTRL המסוגלת בגוף לאחר 6 חודשים, ודפוסי אצבעות ווקסליזים לפני קטיעה מתואמת חזק עם אלה בסריקה הסופית.
מפענחים שהוכשרו על זוגות אצבעות טרום-אמפרטציה סיווגו דפוסי פוסט-חימום מעל הסיכוי, ו- RSA עם מרחקי מהלנוביס המאוחדים אישרו עקביות משמעותית בין המפגשים, כולל מעקב ארוך טווח. יחד, מדדים מולטי -ווקסלים אלה מצביעים על יציבות מפת היד ב- S1, עם עדויות דומות ב- M1.
המחקר בדק גם חיזוי מרכזי של מיפוי מחדש: הגברת פעילות השפתיים באזור היד S1 המקופחת והרחבת גבולות מפת השפתיים לכיוון שטח היד. אף אחד מהדפוס לא התגלה. על פני נקודות זמן, פעילות שפתיים חד -משתנה באזור היד נשארה בטווח CTRL, שפת השפתון לא נסחפה לעבר היד, וגבולות מפת השפתיים לא הראו התרחבות.
משתתף אחד (P2) אכן הראה עלייה זמנית במרחק הייצוג של שפתיים -עגום לאחר 6 חודשים, שחזר לטווח האופייני בחמש שנים. בהשוואה לקבוצת קטיעה כרונית (n = 26; בערך 23.5 שנים מאז קטיעה) וקבוצת Ctrl משנית (n = 18), ידו של פנטום של משתתפי המקרה ושפתיים נפלו בתוך התפלגויות קבוצתיות, ופעילות השפתיים באזור היד S1 התאימה לתבנית הקומביטיה הכרונית.
המחברים מציינים כי חלק מהמשתתפים המקרים הראו מעט, אם כי לא באופן משמעותי, פעילות שפתיים גבוהה יותר מאשר אמפוטות כרוניות.
סטיות חולפות התגלו אך היו אידיוסינקרטיות ולא שיטתיות. לאחר 6 חודשים, P1 הראה ירידה זמנית בסלקטיביות הממוצעת של האצבעות ביחס ל- CTRLs שחזרו לטווח האופייני ב 1.5 שנים; P3 הראה ירידה חולפת דומה בפענוח לאחר 6 חודשים. P2 כבר צמצם את דיוק הסיווג לפני הניתוח כתוצאה משליטה מוטורית לקויה, מה שמסבך את הפרשנות של שינויים שלאחר ההמתנה.
המחברים מציינים כי הפחתות חולפות מסוימות לא שרדו תיקון סטטיסטי ועשויות לשקף את שונות הדגימה של מסווג לאורך מרווחים ארוכים. בחצי הכדור הלא מושפע, סלקטיביות אצבעות יד שלמות ומדדי השפתיים הראו שונות אופיינית להפעלה למפגש ביחס ל- CTRLs.
ניתוח נפרד מצא כי עבור היד החסרה, רק P3 הראה ירידה קצרה במתאם בין אצבע ממוצע לאחר 3 חודשים, אשר נורמליזציה של 6 חודשים.
בסך הכל, העדויות האורך מדגימות מפות יציבות ביד ושפתיים על פני קטיעה, כאשר רק ירידות קצרות וספציפיות המשתתפות סמוך לחלון המוקדם לאחר ההמתנה.
מסקנות
אצל מבוגרים, קטיעת זרוע לא עוררה מיפוי מחדש בקנה מידה גדול של S1 או M1. ייצוגי ידיים ומפות שפתיים נותרו יציבים טופוגרפית, בעוד שניתן היה לפענח את מבנה המולטי -ווקסל לאורך הניתוח, עם מטבלים קצרים מוקדם לאחר קטיעה.
הממצאים תומכים בשינוי רעיוני עמוק יותר: S1 אינו ממסר פסיבי של קלט היקפי אלא שומר על מודל גוף פנימי וגמיש שנמשך גם לאחר אובדן חושי. יציבות זו חשובה קלינית, מכיוון שהיא תומכת באסטרטגיות אימונים הממנפות ייצוג ידיים שלם לבקרה תותבת ולגדול נוירוסטימום ממוקד או משוב חושי. העיצוב האורך, הדגימה הקטנה וקבוצה למבוגרים הגבלת הכללה ופלסטיות ילדים עשויים להיות שונים.
עבודה עתידית צריכה לבדוק אטיולוגיות, גילאים ומסלולי שיקום מגוונים כדי לקבוע מתי מפות קליפת המוח מתארגנות מחדש וכיצד התערבויות מעצבות את התוצאות.
