Arti fantasma-immagine credit public domain.
All’interno di ogni cervello umano si trova una mappa dettagliata del corpo, con diverse regioni dedicate a diverse parti del corpo: mani, labbra, piedi e altro ancora. Ma cosa succede a questa mappa quando una parte del corpo viene asportata?
Per decenni, gli scienziati hanno creduto che quando una parte del corpo viene amputata, la mappa corporea del cervello si riorganizza radicalmente, con le parti del corpo vicine che prendono il controllo dell’area un tempo rappresentata dall’arto mancante.
Questa idea di riorganizzazione cerebrale su larga scala è diventata un pilastro centrale di quella che i neuroscienziati chiamano plasticità cerebrale adulta: la capacità del cervello di modificare la propria struttura e funzione in risposta a lesioni, nuove esperienze o allenamento.
Il nostro nuovo studio, pubblicato su Nature Neuroscience, dimostra che è vero il contrario: la mappa corporea del cervello rimane sorprendentemente stabile, anche anni dopo l’amputazione. “Per testare cosa succede nel cervello dopo che una persona perde una parte del corpo, abbiamo adottato un approccio unico“, spiega Dottorando di ricerca in Scienze cognitive e del cervello, Università di Cambridge che ha collaborato con Ricercatore post-dottorato, Università di Pittsburgh.
“In collaborazione con i chirurghi del Servizio Sanitario Nazionale (NHS), abbiamo seguito tre pazienti adulti che si stavano preparando a subire amputazioni salvavita del braccio per motivi medici, come cancro o gravi problemi di afflusso sanguigno. Abbiamo scansionato il loro cervello con risonanza magnetica funzionale (RM) prima dell’amputazione e ripetutamente dopo, in alcuni casi fino a cinque anni. Durante le scansioni MRI, abbiamo chiesto ai pazienti di muovere diverse parti del corpo: tamburellare con le dita delle mani, arricciare le dita dei piedi o increspare le labbra. Questo ci ha permesso di mappare l’attività cerebrale e di costruire la mappa corporea del cervello. Dopo l’intervento chirurgico, abbiamo ripetuto le scansioni, questa volta chiedendo loro di muovere le dita mancanti (fantasma). I movimenti fantasma non sono immaginari: la maggior parte degli amputati continua a provare vivide sensazioni degli arti mancanti, anche se non ci sono più fisicamente. Ciò ci ha offerto una rara opportunità di confrontare direttamente la mappa cerebrale della mano prima e dopo l’amputazione nella stessa persona. Abbiamo scoperto che, in tutti e tre i pazienti, la mappa cerebrale della mano è rimasta notevolmente invariata e non è stata sovrascritta da altre parti del corpo, come il viso. Questa stabilità neurale aiuta a spiegare perché così tanti amputati continuino a percepire in modo così vivido gli arti mancanti“.
Per la maggior parte degli amputati, tuttavia, le sensazioni fantasma non sono sensazioni neutre; sono dolorose e descritte come bruciore, fitte o prurito. Per anni, la spiegazione dominante di queste sensazioni dolorose è derivata dall’idea che la mappa corporea del cervello si sia riorganizzata. A sua volta, questa teoria ha ispirato terapie come “la terapia con la scatola dello specchio”, “l’allenamento con la realtà virtuale” o “gli esercizi di discriminazione sensoriale”, tutti volti a riparare mappe presumibilmente rotte.
Spiegazione della terapia con la scatola dello specchio.
“I nostri risultati dimostrano che la mappa corporea del cervello non è alterata. Questo aiuta a spiegare perché queste terapie non riescano costantemente a superare i trattamenti placebo negli studi clinici. Se la mappa rimane intatta, cercare di ripararla è un vicolo cieco“, spiega .
Il vero colpevole
I risultati dello studio suggeriscono invece che dovremmo cercare altrove, ad esempio nei nervi che vengono recisi durante l’intervento chirurgico. I nervi recisi possono formare ammassi aggrovigliati che inviano segnali in modo errato al cervello. Sono in fase di sviluppo nuove tecniche chirurgiche di amputazione per preservare la segnalazione nervosa e mantenere connessioni stabili con il cervello.
Le nostre scoperte hanno importanti implicazioni per lo sviluppo di protesi e interfacce cervello-computer. Le interfacce cervello-computer invasive di nuova generazione possono attingere direttamente alla mappa conservata della parte amputata del corpo per decodificare i movimenti tentati o persino inviare stimoli elettrici alla mappa per consentire agli amputati di percepire l’arto mancante.
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Queste tecnologie sono in fase di sviluppo e potrebbero, un giorno, ripristinare il controllo e le sensazioni naturali e intuitive di un arto protesico, utilizzando la mappa corporea conservata.
I nostri risultati dimostrano che il nostro cervello ha un modello resiliente del corpo che mantiene le rappresentazioni anche quando l’input sensoriale viene perso. Per gli amputati, questo significa che l’arto mancante continua a vivere nel cervello, a volte come fonte di disagio, ma anche come risorsa da utilizzare per le tecnologie future.
Fonte:Nature Neuroscience