MADRID, 21 (EUROPA PRESS)
Ein Forscherteam der National Institutes of Health (USA) und der University of Cambridge (Großbritannien) hat entdeckt, dass die Körperkarte des Gehirns nach der Amputation von Gliedmaßen intakt bleibt. Dies widerspricht der bisherigen Annahme, dass es sich neu organisiert, um den Verlust zu kompensieren.
Die in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience veröffentlichte Studie hat Auswirkungen sowohl auf die Behandlung von Phantomschmerzen als auch auf die Steuerung von Roboterprothesen. In der Studie wurde die Gehirnaktivität von drei Personen, denen eine Handamputation bevorsteht, vor und nach dem Eingriff verglichen.
Diese Karten sind für die Verarbeitung sensorischer Informationen wie Berührung, Temperatur und Schmerz sowie der Körperposition verantwortlich. Berührt man mit der Hand etwas Warmes, wird eine bestimmte Gehirnregion aktiviert; stößt man sich den Zeh, wird eine andere Region aktiviert.
„Aufgrund unserer früheren Arbeit vermuteten wir, dass die Gehirnkarten weitgehend unverändert bleiben würden, aber das Ausmaß, in dem die Karte des fehlenden Glieds intakt blieb, war erstaunlich … Angesichts der Tatsache, dass der somatosensorische Kortex für die Interpretation der Vorgänge im Körper verantwortlich ist, scheint es überraschend, dass er nicht zu wissen scheint, dass die Hand nicht mehr da ist“, sagte Tamar Makin, eine der Hauptautorinnen der Studie und Professorin an der Universität Cambridge.
Im Rahmen der Forschung wurden mithilfe von Gehirnscans Karten der Hände und Lippen jedes einzelnen Patienten erstellt, da die Lippen auf diesen Karten nahe an der Hand liegen. Bei der Untersuchung der Karten vor und nach der Amputation stellten die Wissenschaftler fest, dass die entsprechende Gehirnregion nahezu identisch aktiviert war.
KEINE ANZEICHEN FÜR EINE NEUORGANISATION DER GEHIRN-KÖRPER-KARTE
Die Wissenschaftler räumten ein, dass sie die beiden Karten nicht hätten unterscheiden können, wenn sie nicht gewusst hätten, wann die Daten erhoben wurden. Ein Algorithmus für maschinelles Lernen hingegen hatte „keine Probleme“, zu unterscheiden, welcher Phantomfinger sich vor und welcher nach der Amputation bewegte.
„Wir konnten keine Hinweise auf die Reorganisation sehen, die nach klassischer Auffassung stattfindet. Die Gehirnkarten blieben statisch und unverändert“, sagte Hunter Schone, Erstautor der Studie und Forscher an der Universität Pittsburgh (USA).
Es ist bemerkenswert, dass dies die erste Studie ist, die Hand- und Gesichtskarten von Personen vor und nach einer Amputation analysiert. Frühere Arbeiten basierten ausschließlich auf Analysen, die nach der Amputation durchgeführt wurden. Daher ging man davon aus, dass sich nach der Amputation einer Gliedmaße die benachbarten Regionen neu organisierten und den zuvor der fehlenden Gliedmaße zugewiesenen Bereich einnahmen.
Da dies nicht der Fall ist, lässt sich erklären, warum die meisten Menschen, die eine Amputation hinter sich haben, von Empfindungen wie Schmerzen oder Juckreiz in den Gliedmaßen berichten, die nicht mehr an ihrem Platz sind.
„Die verbleibenden Nerventeile im Stumpf sind nicht mehr mit ihren Endrezeptoren verbunden. Sie sind vollständig von den Sinnesrezeptoren getrennt, die ihnen ständig Signale übermittelt haben. Ohne Endrezeptoren können die Nerven weiterwachsen, eine Verdickung des Nervengewebes bilden und verwirrende Signale an das Gehirn senden“, betont Schone.
Darüber hinaus kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Grenzen innerhalb der Gehirnkarten nicht klar definiert sind und dass nicht jeder Bereich ausschließlich auf einen einzigen Körperteil beschränkt ist.
Zur Ergänzung der Erkenntnisse wurden diese Ergebnisse mit denen von 26 Teilnehmern verglichen, die im Durchschnitt 23,5 Jahre zuvor eine Amputation der oberen Gliedmaßen erlitten hatten. Auch hier zeigten sich ähnliche Darstellungen wie bei den drei untersuchten Personen, was auf eine langfristige Stabilität der Darstellungen der amputierten Gliedmaßen hindeutet.
Vielversprechende Erkenntnisse für Therapien
Dr. Schone betonte, dass diese Entdeckungen neue Technologien ermöglichen werden, die auf die Erschließung feinerer Details der Handkarte, wie etwa die Unterscheidung der Fingerspitze von der Basis, sowie die Wiederherstellung qualitativer und komplexer Aspekte der Empfindung, wie etwa Textur, Form und Temperatur, abzielen.
„Diese Studie ist eine eindringliche Erinnerung daran, dass das Gehirn auch nach dem Verlust von Gliedmaßen am Körper haftet und darauf wartet, dass wir uns wieder verbinden … Die vielversprechendsten Therapien bestehen darin, die Art und Weise, wie Amputationsoperationen tatsächlich durchgeführt werden, zu überdenken – zum Beispiel durch die Transplantation von Nerven in neue Muskeln oder Haut, damit sie eine neue Befestigungsstelle haben“, fügte er hinzu.
Einer der drei Teilnehmer hatte vor der Amputation erhebliche Schmerzen in der Gliedmaße, unterzog sich jedoch einem komplexen Eingriff, bei dem Nerven in neue Muskeln oder Haut transplantiert wurden, und verspürt nun keine Schmerzen mehr. Die anderen beiden Teilnehmer erhielten eine Standardbehandlung und leiden weiterhin unter Phantomschmerzen.
„Würde das Gehirn nach einer Amputation neu verdrahtet, würden diese Technologien versagen. Wenn der Bereich, der zuvor die Hand steuerte, nun für das Gesicht zuständig wäre, würden diese Implantate einfach nicht funktionieren. Unsere Ergebnisse bieten eine echte Chance, diese Technologien jetzt zu entwickeln“, sagte der Co-Autor der Studie, Chris Baker, ein Mitglied der National Institutes of Health.
ENTSCHLÜSSELUNG ODER NEUDEFINITION DER KORTIKALEN REORGANISATION
Andererseits erklärte der Leiter der Gruppe für experimentelle Neurophysiologie an der Forschungseinheit des Nationalen Paraplegiker-Krankenhauses, Juan de los Reyes Aguilar, in Erklärungen an SMC Spanien, dass diese Arbeit dazu beitragen könne, die Komplexität des Phänomens der kortikalen Reorganisation zu entschlüsseln und sogar neu zu definieren.
„Angesichts der im Artikel gezeigten Daten zum wahrgenommenen Schmerz könnte man argumentieren, dass das Konzept der kortikalen Reorganisation nach einer Amputation oder Rückenmarksverletzung etwas komplexer ist als das, was derzeit in der Literatur dargestellt wird, wo es sich auf eine Erweiterung des aktivierten kortikalen Bereichs reduziert und sich auf Veränderungen der Sinneswahrnehmung konzentrieren könnte“, erklärte De los Reyes, Mitglied des Gesundheitsdienstes von Kastilien-La Mancha (SESCAM), des Gesundheitsforschungsinstituts von Kastilien-La Mancha (IDISCAM) und der Spanischen Gesellschaft für Neurowissenschaften (SENC).
