Люди, потерявшие конечности, часто чувствуют мнимую боль в ампутированных и уже не существующих ногах и руках из-за того, что мозг пытается «перестроить» работу центра движений после их исчезновения и делает при этом ошибки.
Об этом заявляют нейрофизиологи в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, передает РИА Новости.
«Несмотря на то, что руки уже нет, люди с фантомными болями ощущают, что она до сих пор на месте – им кажется, что их рука горит и очень болезненно реагирует на касания, и никакие обезболивающие не помогают избавиться от подобных симптомов. Мы хотели понять, можно ли бороться с ней при помощи инженерных технологий, а не медикаментозного вмешательства», — заявил Бенджамин Сеймур (Benjamin Seymour) из Кембриджского университета (Великобритания).
Сеймур и его коллеги выяснили, что причиной появления этих болей является некорректная «реорганизация» работы мозга, приводящая к появлению неправильных связей между нейронами, управлявшими движениями ампутированной руки или ноги, в ходе крайне необычного опыта.
Как рассказывают ученые, сегодня среди нейрофизиологов стремительно набирает популярность теория о том, что фантомные боли возникают из-за того, что мозг «по привычке» подает определенные команды в потерянную конечность, ожидает увидеть их результат действий, которого, конечно же, не возникает. Это и порождает болевые ощущения.
Соответственно, нейрофизиологи полагают, что подобную реакцию можно подавить, если дать мозгу что-то реальное, что заменит потерянную руку или ногу – к примеру, кибернетическая конечность, подключенная напрямую к мозгу или к нервным окончаниям в культях ног и рук.
Руководствуясь этой идеей, Сеймур и его коллеги собрали группу из десяти инвалидов, испытывающих фантомные боли из-за ампутации руки или повреждения плечевого нервного сплетения, и предложили им подключить к себе и научиться пользоваться кибер-рукой. В отличие от других подобных приборов, эта кибер-конечность подключалась к мозгу «беспроводным» способом, считывая сигналы из центра движения в мозге при помощи магнетоэнцефалографа.
Процесс обучения, как рассказывают исследователи, был двусторонним – мозг учился пользоваться рукой, а машина – расшифровывать его сигналы. Поэтому сначала движения кибер-руки были крайне неаккуратными и неточными, и участникам опытов понадобилось потратить много времени для того, чтобы научиться пользоваться ей, как «родной» рукой.
Совершенно неожиданным образом ученым пришлось прекратить эксперимент через некоторое время – вопреки их ожиданиям, подключение кибер-руки к мозгу инвалидов привело не к ослаблению, а к резкому усилению болей, причем чем больше участники опытов учились управлять искусственной конечностью, тем сильнее становились неприятные ощущения.
Этот результат удивил ученых, так как подключение кибер-руки к мозгу здоровых людей никогда не вызывало подобных последствий. Пытаясь понять, почему так происходит, они изменили эксперимент, подключив кибер-манипулятор к той части мозга, которая управляла здоровой рукой.
На этот раз результат был обратным – когда добровольцы научились управлять протезом, боль магическим образом исчезла на некоторое время. Этот факт, как считают авторы статьи, указывает на реальный источник боли – так называемую пластичность нейронов, способность мозга «перепрофилировать» нервные клетки на решение новых задач.
По словам Сеймура, ампутация руки или ноги ведет к тому, что те нервные клетки, которые управляли их движением, теряют свою функцию. Мозг приспособляет их для решения новых задач, тщетно пытаясь «починить» неработающие конечности, и в некоторых случаях это ведет к развитию фантомных болей из-за того, что между нейронами возникают неправильные связи.
Этот процесс, как показали опыты авторов статьи, можно «перенаправить» в более здоровое русло, заставив мозг повторно пересоединить нейроны, управлявшие ампутированной конечностью, на этот раз уже правильным способом. Как надеется нейрофизиолог, первые клинические версии подобной терапии фантомных болей появятся в ближайшие пять лет.