Использование ног в качестве рук может привести к созданию организованных “ ручных ” карт пальцев ног в мозгу, никогда ранее не задокументированных на людях, показало новое исследование, проведенное UCL, проведенное двумя профессиональными художниками по рисованию ног.
Эти результаты, опубликованные в Cell Reports, демонстрируют яркий пример того, как карта человеческого тела может изменяться в зависимости от опыта.
"Почти у всех людей каждый из наших пальцев представлен своим собственным маленьким участком мозга, в то время как нет различий между областями мозга для каждого из наших пальцев ног," сказал ведущий автор исследования, доктор философии.D. студент Даан Весселинк (Институт когнитивной нейробиологии UCL и Оксфордский университет).
"Но у других видов приматов, не относящихся к человеку, которые регулярно используют пальцы ног для ловких задач, таких как лазание, в их мозгу специально представлены пальцы рук и ног. Здесь мы обнаружили, что у людей, которые используют пальцы ног так же, как другие люди, пальцы ног представлены в их мозгу так, как никогда раньше у людей не было."
Двое участников исследования входят в число трех профессиональных художников-футуристов в Великобритании, которые рисуют, держа кисти между пальцами ног. Они также регулярно используют пальцы ног для повседневных задач, таких как одевание, использование столовых приборов и набор текста. Чтобы делать то, что большинство людей делало бы двумя руками, оба художника обычно используют одну ногу для очень ловких задач, а другую ногу используют для стабилизации.
Их отличительные переживания выходят за рамки поведения; из-за того, что не носят регулярно закрытую обувь, художники-художники получают более сложные ощущения от прикосновения к пальцам ног. Это также могло повлиять на развитие мозга этих организованных карт пальцев ног.
Для исследования, финансируемого Wellcome и Королевским обществом, художники-художники (а также 21 человек, рожденные с двумя руками, которые служили контрольной группой) выполнили ряд задач, проверяющих свое сенсорное восприятие и двигательный контроль пальцев ног.
Затем участники прошли сканирование мозга с помощью фМРТ ультравысокого разрешения области тела – соматосенсорной коры. Находясь внутри сканера, исследователь постучал пальцами ног участников исследования, сначала ища активность в области стопы на карте тела.
У мастеров рисования стопы определенные участки мозга четко реагируют на прикосновение к пальцам ног. Мозговые карты, состоящие из отдельных пальцев, были замечены для ловкой стопы художников, с аналогичным, но менее выраженным рисунком на их стабилизирующей стопе. Двуручное управление таких карт не показало. Другой анализ показал, что ноги художников-футляров были представлены в мозгу «как руки», но не стопы участников контрольной группы.
Исследователи также обнаружили, что пальцы ног мастеров рисования были дополнительно представлены в той части их мозга, которая в противном случае обслуживала бы их отсутствующие руки. Это соответствует другому исследованию из той же лаборатории, показавшему, что область руки мозга используется для поддержки частей тела, используемых для компенсации инвалидности, таких как губы, ступни или руки людей, родившихся с одной рукой.
Возможно, удивительно, что двигательные задачи показали, что рисовальщики ног не лучше контролируют шевеление пальцами ног за раз, но у них действительно было повышенное сенсорное восприятие пальцев ног по сравнению с контрольной группой.
Питер Лонгстафф, один из художников-футляров, принимавших участие в исследовании, сказал, что был очарован, узнав, как его мозг развивался по-другому из-за того, как он использовал свои ноги. Лонгстафф, который 20 лет владел собственной свинофермой, занялся росписью ног в 2002 году.
"Мне нравилось помогать науке, демонстрируя, что ноги большинства людей не используются в полной мере, и я надеюсь, что результаты побудят других людей подумать о нетрадиционных способах обойтись без использования рук," он сказал.
Исследователи говорят, что результаты показывают, что у всех людей может быть врожденная способность формировать эти упорядоченные карты каждого пальца ноги в мозгу – аналогично нашим родственникам обезьян. Однако мозг большинства людей не развивается как таковой, вероятно, из-за отсутствия необходимого опыта.
"Карты тела, которые есть в нашем мозгу, не обязательно фиксированы – они кажутся таковыми, потому что они очень согласованы почти у всех людей, но это просто потому, что большинство людей ведут себя очень похоже," сказал соавтор доктор. Гарриет Демпси-Джонс (Институт когнитивной нейробиологии UCL).
"Наше исследование демонстрирует крайний пример естественной пластичности мозга, поскольку он может по-разному организовываться у людей с совершенно разным опытом с самого начала своей жизни," сказал старший автор исследования, доктор. Тамар Макин (Институт когнитивной нейробиологии UCL).
Доктор. Макин возглавляет лабораторию пластичности в UCL, стремясь углубить наше понимание того, как наш мозг податлив, чтобы разработать способы задействовать врожденную пластичность мозга, что может послужить основой для новых подходов к реабилитации или лечения фантомной боли в конечностях.