Tradycyjny diagram przedstawiał obszary mózgu powiązane z określonymi częściami ciała, ale teraz znamy też obszary związane z kontrolą całego ciała.
W płacie czołowym mózgu znajduje się pierwszorzędowa kora ruchowa (ang. primary motor cortex), pasmo neuronów, które koordynują ruchem. Począwszy od lat trzydziestych XX wieku naukowcy opracowali mapę tego obszaru mózgu zwaną mapą homunkulusa (homunculus map), przedstawiającą, w jaki sposób różne sekcje pierwszorzędowej kory ruchowej kontrolują określonymi częściami naszego ciała. Ale teraz, w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature, naukowcy sugerują, że na mapie homunkulusa brakuje niektórych kluczowych części. Na podstawie danych fMRI stwierdzili, że pierwszorzędowa kora ruchowa ma również odrębne regiony, które odgrywają rolę w planowaniu działań całego ciała, a nie odpowiadają pojedynczej części ciała.
Przeczytaj też: Mapa mózgu owadów to pierwszy krok do zgłębienia ludzkiego umysłu
„To badanie jest bardzo interesujące i bardzo ważne”, mówi Maxowi Kozlovowi z Nature News, neurobiolog Michael Graziano z Uniwersytetu Princeton, który nie brał udziału w badaniach. Wydaje się, że pierwszorzędowa kora ruchowa nie jest „zwykłym zestawem komórek w mózgu, które kontrolują mięśnie od palców u stóp do języka”.
Ten opis jest zasadniczo tym, jak wygląda mapa homunkulusa – przedstawia wypaczone ludzkie ciało rozciągnięte na kawałku mózgu, z każdą częścią ciała kontrolowaną przez leżące pod nimi neurony. Naukowcy stworzyli mapę poprzez elektryczną stymulację mózgów pacjentów chirurgicznych i odnotowując, gdzie pacjenci doświadczali odpowiednich odczuć lub ruchów.
Części ciała, nad którymi ludzie mają doskonałą kontrolę, takie jak nasze palce i język, wydają się na mapie większe niż w rzeczywistości, ponieważ zajmują nieproporcjonalnie dużą część pierwszorzędowej kory ruchowej. Tymczasem obszary, nad którymi mamy mniej złożoną kontrolę, takie jak kostki, wydają się mniejsze.
Diagram porównujący mapę homunkulusa pierwszorzędowej kory ruchowej ze zaktualizowaną mapą na podstawie danych z nowego badania:
a) Klasyczny homunkulus Penfielda (na podstawie ref. 2), przedstawiający ciągłą mapę ciała w pierwszorzędowej korze ruchowej.
b) Model integracyjno-izolacyjny organizacji M1, specyficzny dla efektora – stopa (zielona), ręka (cyjan) i usta (pomarańczowe) – strefy funkcjonalne są reprezentowane przez koncentryczne pierścienie z proksymalnymi częściami ciała otaczającymi relatywnie bardziej izolowane dystalne (palce u stóp, palce i język). Regiony między efektorami (bordowe) znajdują się w przecinających się punktach tych pól, tworząc część sieci działań somato-poznawczych dla integracyjnej, allostatycznej kontroli całego ciała. Podobnie jak oryginalny rysunek Penfielda, diagram ten ma na celu zilustrowanie zasad organizacyjnych i nie może być nadmiernie interpretowany jako dokładna mapa.
Jednak od dziesięcioleci badania sugerują, że pierwszorzedowa kora ruchowa może być również odpowiedzialna za bardziej skoordynowane ruchy.
„Istnieje cała kohorta ludzi, którzy od 50 lat wiedzą, że homunkulus nie jest kompletny”, mówi Evan Gordon, współautor nowego badania i neurobiolog z Washington University, w rozmowie z Norą Bradford ze Science News.
W nowym badaniu naukowcy skanowali mózgi uczestników, gdy ci leżeli pod kontrolą urządzenia MRI. Zbadano siedem osób leżących nieruchomo, a dwóch z nich monitorowano również podczas wykonywania prostych ruchów, takich jak mruganie lub napinanie mięśni.
Wyniki sugerują, że trzy ogólne sekcje klasycznej mapy homunkulusa – które kontrolują odpowiednio twarz, ramiona i dolną część ciała – powinny być przeplatane trzema obszarami bardziej związanymi z kontrolą całego ciała. Te nowo zaproponowane sekcje mogą być powiązane z ruchami obejmującymi wiele części ciała lub aktywować się podczas ruchów związanych z częścią środkową, pisze Jason Arunn Murugesu z New Scientist.
Według Nature News regiony kontrolne całego ciała były ze sobą połączone, a także z częściami mózgu odpowiedzialnymi za planowanie działań, regulację bólu i ciśnienia krwi.
„Myśleliśmy, że wiemy wszystko o tym regionie”, mówi dla Nature News Angela Sirigu, neurobiolog z Instytutu Kognitywistyki Marc Jeannerod we Francji, która nie była zaangażowana w badania. „Jednak jego organizacja jest znacznie bardziej złożona, niż tradycyjnie sądziliśmy”.
Aby poprzeć swoje odkrycia, zespół przyjrzał się również wcześniejszym danym z trzech dużych badań fMRI. Badając te skany mózgu od około 50.000 osób, znaleźli więcej dowodów na istnienie nowych obszarów mózgu (za New Scientist).
Na koniec naukowcy przyjrzeli się mózgom dzieci, aby zbadać, jak rozwija się pierwszorzędowa kora ruchowa. Noworodek nie miał trzech obszarów kontrolnych całego ciała, ale 11-miesięczne dziecko wykazywało ich oznaki. Skany 9-letniego dziecka wyglądały podobnie do skanów dorosłych w badaniu, co sugeruje, że te nowo zidentyfikowane obszary mózgu rozwijają się we wczesnym okresie życia.
Głębsze zrozumienie homunkulusa może pomóc w ulepszeniu leczenia uszkodzenia pierwszorzędowej kory ruchowej związanego z udarem lub urazem, donosi Nature News. A zespół badawczy zastanawia się, czy obszary kontrolne całego ciała mogą pewnego dnia odegrać rolę w leczeniu choroby Parkinsona, która ma objawy związane z ruchem (za New Scientist).
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Nature | Smithsonian Magazine
zdjęcie wykorzystane w nagłówku wpisu pochodzi z Depositphotos
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.