初级体感皮层不会因截肢而重组

近日，一项发表于《自然-神经科学》的针对截肢患者的脑成像研究发现，大脑映射躯体图谱不会因身体部位缺失而自我重组。这颠覆了长期以来的科学共识。

此前的研究认为，负责处理躯体感觉的初级体感皮层神经元，会生长到负责感知已截肢躯体的邻近皮层区域。但最新研究结果表明，即使在截肢多年后，初级体感皮层也保持着非常稳定的状态。该发现有助开发更先进的假肢设备、改善幻肢痛治疗，并帮助科学家找到恢复截肢者感觉功能的方法。

“几乎每个神经科学家都在教科书上学到过大脑具有重组能力，对截肢者的研究证明了这一点。”该研究论文作者、英国剑桥大学认知神经科学家Tamar Makin说，“但教科书也可能是错的，我们不能想当然，尤其是在大脑研究方面。”

初级体感皮层负责接收触觉、温度等感觉信息。研究论文第一作者、美国匹兹堡大学神经科学家Hunter Schone表示，部分截肢者的亲身描述促使他们重新审视传统理论，因为他们说“仍然可以感觉到已缺失的肢体，甚至移动已经缺失几十的手的单个手指”。

为了解开上述矛盾，研究人员追踪了3名即将接受单臂截肢术的参与者。研究团队首次采用功能磁共振成像（fMRI）技术在术前以及术后5年持续绘制参与者皮层代表区躯体映射图。

截肢前，参与者在fMRI扫描仪内完成手指敲击、抿嘴、弯曲脚趾等动作，扫描仪监测了大脑不同部位活动情况。这使得研究人员能够创建一个脑皮质图谱，精确标记出手部感知对应的脑区。

为了验证截肢后邻近神经元在皮质中重新分布的想法，研究人员绘制了邻近皮质区域图谱，在该案例中是处理嘴唇感觉的部分。Schone说，参与者在截肢后重复了练习用“幻指”敲击。

结果研究人员发现，即便截肢5年后，缺失手部对应的皮层映射区仍以与术前相同的方式被激活。此外，没有证据表明相邻唇部感知脑区如传统理论预测的那样转移到手部区域。Makin表示，这是证明大脑内置躯体图谱具有稳定性的“决定性直接证据”。

意大利比萨圣安娜大学神经工程师Solaiman Shokur认为，该研究以清晰证据颠覆了领域共识。

该研究解释了为何针对“逆转大脑重组”的幻肢痛治疗效果有限，因为研究人员可能低估了皮层表征的韧性。此外，上述发现对基于体感皮层脑机接口的假肢控制研究具有指导意义。