Drummer Rick Allen telah mengatasi amputasi salah satu tangannya. Matt Becker / weatherman / wikipedia, CC BY-SA

Memahami bagaimana otak manusia berfungsi adalah salah satu matlamat utama sains. Dan salah satu langkah pertama untuk mengungkap rahsianya terletak pada cara bagaimana otak sebenarnya terorganisir. Pandangan semasa kami kembali kepada kerja perintis oleh ahli bedah saraf Wilder Penfield dalam 1940, yang menubuhkan hubungan antara organisasi otak dan keupayaan kami untuk mengendalikan badan kita.

Penfield secara elektrik merangsang kawasan otak tertentu pesakitnya dan mendapati bahawa mereka secara sukarela bergerak, atau melaporkan sensasi dari bahagian tertentu badan mereka sebagai tindak balas. Ini adalah asas untuk idea bahawa otak mengandungi peta badan, di mana rantau yang berbeza mengawal bahagian tubuh yang berbeza. Tetapi sekarang, hampir 80 tahun kemudian, kajian baru mencadangkan idea alternatif.

Terdapat banyak cara untuk mengkaji hubungan antara organisasi otak dan fungsinya. Satu adalah dengan memerhatikan tindak balas otak terhadap perubahan fizikal yang mendalam, seperti kehilangan bahagian tubuh atau dilahirkan tanpa satu. Sebagai contoh, apa yang berlaku kepada rantau otak mengawal tangan sekali tangan tidak lagi wujud?

Apabila ahli sains mula-mula mula meneroka soalan ini, mereka memerhatikan bahawa kawasan otak yang dahulu mewakili tangan mendapat "diambil alih" oleh kawasan jiran di dalam otak. Dengan cara ini, otak akan menyusun semula melalui pertempuran untuk wilayah otak, dengan memenangi rantau jiran yang mendakwa kawasan tersebut untuk tujuan fungsinya sendiri.

Begitu juga, korteks yang tidak didiami pada orang yang dilahirkan tanpa tangan di mana masukan deria tidak hilang, tetapi tidak pernah wujud di tempat pertama, mendapat rekrut untuk mewakili lengan sisa satu tangan. Sumber-sumber otak tambahan ini telah dicadangkan untuk membolehkan satu tangan untuk menggunakan lengan sisa mereka untuk menggantikan fungsi tangan yang hilang.

Walau bagaimanapun, kajian baru oleh rakan-rakan saya, yang diterbitkan dalam Biologi Semasa, mencadangkan satu pengendali menggunakan pelbagai strategi kreatif untuk menyelesaikan tugas sehari-hari yang rumit - melibatkan bahagian-bahagian badan yang dikawal oleh kawasan otak yang mana tidak terdapat di kawasan tangan yang hilang (merujuk kepada imej). Ini menjadikan mereka mempersoalkan sama ada reorganisasi otak benar-benar ditentukan oleh hubungan kejiranan di dalam otak.

Eksperimen

Para saintis mempelajari orang 17 yang dilahirkan dengan hanya satu tangan dan orang 24 dengan dua tangan. Peserta diminta untuk menjalankan tugas di makmal, dari membungkus hadiah untuk membuka botol atau dobi lipat. Tugas-tugas yang seolah-olah biasa ini memerlukan koordinasi yang besar antara kedua tangan kita, dan oleh itu menimbulkan cabaran berterusan kepada orang-orang yang hanya mempunyai satu tangan. Satu-hander berjaya menyelesaikan tugas-tugas dengan menggunakan pelbagai repertoir strategi kompensasi, mulai dari menggunakan kaki, bibir, prostesis atau lengan sisa untuk melaksanakan tugas-tugas yang biasanya melibatkan dua tangan.

Oleh kerana tindakan ini termasuk bahagian-bahagian badan yang tidak semuanya dikawal oleh kawasan yang dekat dengan yang mengawal tangan yang hilang, para saintis ingin tahu apa yang sedang berlaku di otak orang-orang luar biasa ini. Mereka meminta peserta untuk melakukan gerakan mudah dengan pelbagai bahagian tubuh dan mengesan aktiviti otak mereka.

Imbasan MRI berfungsi mendedahkan bahawa perwakilan bahagian badan yang berbeza digunakan untuk menggantikan fungsi tangan yang dipetakan tepat ke ruang kortikal yang akan mewakili tangan. Dengan kata lain, kawasan otak yang akan mewakili tangan digunakan untuk menyokong bibir, kaki atau lengan.

Walaupun kajian ini bukanlah yang pertama menunjukkan bahagian tubuh yang menyerang wilayah korteks otak bahagian tubuh yang berlainan, ia adalah yang pertama menunjukkan beberapa bahagian tubuh yang mendapat manfaat daripada kawasan otak yang sama - tanpa mengira sama ada wilayah ini berdekatan dengan setiap yang lain di dalam otak.

Jadi nampaknya terdapat lebih banyak fleksibiliti di otak daripada yang kita fikir sebelumnya, memandangkan korteks yang tersedia boleh diperuntukkan kepada bahagian badan yang berkongsi fungsi tangan yang hilang.

Penyusunan semula atau perubahan semula?

Salah satu cara untuk meletakkan hasil ini dalam konteks adalah untuk bertanya, bagaimana jika kawasan tangan tidak mewakili kawasan tangan per se, tetapi hanya sebahagian dari otak yang bertanggungjawab terhadap fungsi yang biasanya dibawa oleh tangan itu?

Jika tafsiran ini betul, maka kita telah salah faham organisasi otak sebagai berdasarkan kepada bahagian-bahagian badan dan bukannya pada fungsi tubuh. Walaupun spekulatif pada ketika ini, ia adalah menarik untuk berfikir kita mungkin telah salah tentang perkara ini untuk sekian lama.

Seperti yang menarik kerana idea-idea ini, kita mesti berhati-hati dan ingat bahawa ini masih merupakan teori kerja pada masa ini. Walau bagaimanapun, mengikat bersama-sama rentetan penemuan ini mempunyai implikasi yang penting. Bukan sahaja ia akan membantu kita menulis semula teori organisasi otak, ia akan memaklumkan kepada kita bagaimana kita dapat memanfaatkan semula penyusunan semula otak untuk menjadikan antaramuka yang lebih baik di antara otak dan teknologi bantuan dan juga penambahan.

Sesungguhnya, jika otak boleh mengambil kesempatan daripada kawasan tangan yang hilang untuk mewakili pelbagai bahagian badan yang lain, ia juga boleh digunakan untuk mewakili dan mengawal bahagian tubuh tiruan seperti lengan prostetik?

Tentang Pengarang

Rebecca Nutbrown, Calon PhD dalam Neurosains, UCL

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku berkaitan:

at

Terima kasih kerana melawat InnerSelf.com, mana ada 20,000 + rencana mengubah hidup yang mempromosikan "Sikap Baharu dan Kemungkinan Baharu." Semua artikel diterjemahkan ke dalam 30+ bahasa. Langgan kepada Majalah InnerSelf, diterbitkan setiap minggu, dan Inspirasi Harian Marie T Russell. lahirnya Magazine telah diterbitkan sejak tahun 1985.