Die Ergebnisse von a neue Studie Geben Sie an, dass die langfristige Verwendung von Prothesen das Gehirn möglicherweise nicht wie gedacht neu verdrahtet. Wenn dies zutrifft, kann dies Auswirkungen auf die Herstellung von Prothesen haben, die nicht von einem menschlichen Glied zu unterscheiden sind.
Schließen, aber keine Zigarre
Eine neue Studie scheint darauf hinzudeuten, dass sich das Nervensystem trotz langfristiger prothetischer Anwendung durch Amputierte nicht an das angepasst hat. neue Glieder wie erwartet. Dies könnte die Idee stürzen, dass die menschliches Nervensystem ist nicht ganz so plastisch wie allgemein angenommen.
An der Studie nahmen drei Amputierte teil, deren verlorene Gliedmaßen durch ersetzt worden waren. neuromuskuloskelettale Prothesen . Nach einem vollen Jahr der Verwendung der Geräte wurde festgestellt, dass sich die Empfindungen der Teilnehmer nie verschoben haben, um der Position der Berührungssensoren in ihren Prothesengeräten zu entsprechen.
Dies unterstreicht nach Ansicht der Forscher die Grenzen der Fähigkeit des menschlichen Nervensystems, sich an unterschiedliche, nicht organische sensorische Eingaben anzupassen.
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Die drei Probanden hatten alle Amputationen über dem Ellenbogen und waren mit Hightech ausgestattet. neuroprothetische Geräte die direkt an ihrem Humerusknochen befestigt waren. Benutzer konnten die Prothese mithilfe von Signalen steuern, die von Elektroden stammen, die in die verbleibenden Armmuskeln implantiert wurden, und über einen anderen Satz implantierter Elektroden sensorisches Feedback erhalten.
Ein Sensor im "Daumen" der Prothese löste eine Stimulation des Nervs aus, die wiederum ein Berührungsgefühl reproduzieren würde. Alles schön und gut, aber es gab ein Problem.
Es stellt sich heraus, dass die Organisation des Nervs effektiv ist willkürlich im Leben . Dies macht es für Chirurgen schwierig, sicher zu sein, ob ihre Platzierung der Elektroden das Tastgefühl im verlorenen Daumen des Patienten genau wiedergibt.
Auf die Frage, wo der Patient eine Berührung mit dem Daumen der Prothese verspürte, gaben Benutzer an, dass sie eine Berührung an anderen Stellen wie dem Mittelfinger oder der Handfläche der Prothese "fühlen" könnten.
Das menschliche Gehirn ist möglicherweise nicht so plastisch wie bisher angenommen
Dieselben Benutzer trugen dann die Prothese für ungefähr 12 Stunden am Tag jeden Tag und verwendet, um Objekte während ihrer täglichen Routine im Laufe von zu manipulieren 12 Monate . Trotz dieser Interaktion mit ihrer neuen Prothese scheint sich das Nervensystem nicht angepasst zu haben.
„Ein Problem bei aktuellen Nervenelektroden besteht darin, dass Sie während der Implantation nicht erkennen können, welcher Teil des Nervs welcher Empfindung entspricht, sodass die Elektroden nicht immer genau an der Stelle im Nerv landen, die der Stelle entsprichtder Sensoren in der Handprothese “, erklärte der Hauptautor und Entwickler der neuromuskuloskelettalen Prothesen. Max Ortiz Katalanisch außerordentlicher Professor für Bionik an der Technischen Universität Chalmers und Direktor des Zentrums für Bionik und Schmerzforschung in Göteborg, Schweden.
„Wir hofften, dass das Gehirn die Fehlpaarung beheben würde, indem es die wahrgenommene Empfindung auf den Daumen verlagerte, weil die Patienten Gegenstände ergriffen und das Gefühl mehrere Monate lang den ganzen Tag und jeden Tag an einem anderen Ort in der Hand spürten“, fügte er hinzu.
Dies war für die Patienten frustrierend, da sie zwar die Hand beim Manipulieren von Objekten beobachten konnten, aber keiner von ihnen das Berührungsgefühl im Daumen des Geräts meldete.
„Ein Jahr lang sahen diese Probanden jeden Tag, wie ihre Daumenprothese Dinge berührte, und fühlten sie an einer anderen Stelle - manchmal in der Nähe des Daumens, aber nicht darauf - und das Gefühl bewegte sich nie. Nicht einmal ein Smidge“, erklärteleitender Autor Sliman Bensmaia, Professor für Organisationsbiologie und Anatomie an der Universität von Chicago.
Die Ergebnisse stellen eindeutig die akzeptierte Ansicht in Frage, dass die Gehirn ist plastisch und kann sich nach dem Verlust eines Gliedes leicht anpassen. Viele hatten zuvor gedacht, dass das Gehirn eine große Fähigkeit dazu hat neu organisieren selbst nach dem Verlust sensorischer Eingaben durch Kooptation von vorhandenem und für denselben Zweck nicht verwendetem Gehirngewebe.
"Es gab die Idee, dass das Nervensystem wirklich plastisch ist. Wenn Sie also eine Nichtübereinstimmung zwischen dem, was Sie sehen und dem, was Sie fühlen, sehen, ist dies eine großartige Gelegenheit für die neuronale Neuzuordnung", fügte Bensmaia hinzu.
„Wenn Sie beispielsweise zwei Finger zusammennähen und sehen, wie dies im Gehirn dargestellt wird, scheinen sie zusammengeführt zu sein“, fügte er hinzu.
Dies scheint nicht der Fall zu sein, wenn die Ergebnisse dieser Studie zutreffen.
„Aber ich denke, dass diese Idee stark überbewertet wurde. Es ist weniger so, als würden Sie einen Raum neu organisieren, als vielmehr, wenn Sie nur Echos hören, die in einer leeren Kammer herumspringen“, fügte Bensmaia hinzu.
„Möglicherweise erhalten benachbarte Gliedmaßen ein überlappendes Gefühl, aber nur, weil der Bereich des Gehirns, der früher auf das Gefühl reagierte, leer ist und die Aktivierung der umgebenden Neuronen zu einem Echo durch die Leere führt“, sagte er.
Diese unerwarteten Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, genau zu wissen, wo Elektroden platziert werden müssen, wenn sensorische Arrays bei Patienten mit ähnlichen neuroprothetischen Geräten implantiert werden. Dies liegt daran, dass das menschliche Gehirn und das Nervensystem offenbar nicht so in der Lage sind, sich neu zu verdrahten, wie bisher angenommen.
"Das bedeutet, dass Sie es wirklich richtig machen müssen", schließt Bensmaia. "Hier gibt es keine Überschneidungen."
Die Originalstudie finden Sie im Journal Zellenberichte .