被截肢者經常報告“幻肢”的現象，他們仍然可以感覺到手指，手，手臂，腿或腿的缺失，甚至 在截肢部位曾經感到痛苦。 到目前為止，科學還沒有解釋這種現象。
現在，使用超高分辨率成像，牛津大學的研究人員已經能夠檢查截肢者的大腦，看看他們的大腦在失去手臂後是如何變化的。 在這個細節水平上看到大腦首次揭示了被截肢者的大腦保留了一張令人難以置信的詳細地圖，指出了缺失的手和單個手指。 大腦中這個詳細的手繪圖的存在 - 截肢後數十年 - 可能是解釋幻肢現象的一部分。
感覺剝奪，例如在失明，耳聾或截肢的人中，長期以來一直是研究大腦可塑性的科學家的富有成效的途徑。 首席研究員Sanne Kikkert和她的同事們 手和腦實驗室 由副教授Tamar Makin領導，利用幻肢現象的一個方面，截肢者不僅能夠感覺到失踪肢體的存在或感覺，而且能夠自願“控制”他們的幻影手。 通過要求個體在掃描大腦時單獨移動他們的幻影手指，可以詳細地繪製出大腦中的幻影手的表示。
以前的研究表明 移動幻影手會在截肢者的大腦中產生活動，但到目前為止，很難說這項活動真正代表什麼。 例如，很難證明大腦活動表明缺失手的地圖的存在，而不是由於截肢導致的一些異常活動。
Kikkert的研究表明，幻影手部活動模式包含“正常”手部表示的重要標誌，例如手指相對於彼此的空間佈局。 實際上，該團隊能夠證明幻影手的手繪圖完全在雙手參與者的對照樣本中發現的範圍內。 考慮到採樣截肢者之前在25和31之間失去了手，這是非常不可思議的。
腦成像揭示了截肢者（下圖）中手的各個手指的詳細地圖，與雙手控制參與者的手繪圖（上圖）相比，其驚人的相似。 作者提供在他們的論文中， 發表在eLife雜誌上，研究人員還能夠反駁一些其他更微不足道的虛擬大腦活動解釋。 他們表明，幻影手的激活並不僅僅是因為截肢者剩餘肢體的肌肉或神經的激活。 例如，手部地圖在失去這些肌肉的截肢者（由於肘部上方的截肢）或者根本不能發送或接收肢體的輸入（由於神經損傷）時保持相同。 然而，大腦保存的手部圖是否會導致幻肢感覺，或感覺本身是否保留大腦中的手部圖仍然是一個謎。
心靈如何看待身體
這些發現令人倍感興奮，因為它們與傳統智慧形成鮮明對比，後者是關於如何生成和維持大腦中的感覺體圖。 這張感官地圖被稱為 體感小腦 （來自希臘語的“小人物”），由於其高度組織化的結構，它長期以來一直著迷於科學家。 有組織的，身體部位以大致相似的方式排列在大腦中：
“感覺小腦”的圖表，描繪了身體部位如何映射到大腦（以橫截面顯示）。 OpenStax學院/萊斯大學，CC BY人們一直認為，這張地圖需要來自身體的持續的感官輸入來維持其組織。 這個想法得到了相當多的動物研究的支持，這項研究表明當肢體截肢時，身體上的肢體附近的區域 入侵並覆蓋失踪肢體的領土.
人類已經記錄了類似的重組。 一個2013 研究 Tamar Makin及其同事表示，截肢後，剩餘的手劫持了失踪之手的大腦區域。 他們的研究還表明，這種接管與參與者使用他們的身體的方式有關：截肢者使用剩餘的手來完成日常活動的次數越多，手就越佔據失踪之手的大腦資源，可能是為了支持過度使用完好的手。
Kikkert在大腦缺失區域的截肢者中發現了類似的重組，以及詳細的手繪圖。 這意味著截肢後不僅保留了這個大腦區域的原始功能，而且儘管也發生了重組，但似乎仍然保持這種狀態 - 這一事實以前未被認識到。
這可以用於為截肢者和殘疾人開發的一些非常神奇的技術：“神經修復術”指的是 由大腦直接控制的假肢，通常通過植入皮質的電極。 截肢後保留在大腦中的手部圖可以被利用來允許個體手指移動這些腦機接口。
正如研究小組報告的那樣，他們的研究結果“重新開啟了主要輸入被移除後皮質區域發生了什麼的問題” - 並為我們所有人內部的小腦更深層次的解釋提供了新的可能性。
關於作者
Harriet Dempsey-Jones，臨床神經科學研究員， 牛津大學
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