Изучение дотягивания и хватания рукой или ногой раскрывает новые идеи мозга | Советы девушкам

Нейробиологи Медицинского центра Джорджтаунского университета сообщают, что люди, рожденные без верхних конечностей, которые используют ноги, чтобы дотянуться до предмета, задействуют ту же область мозга, что и люди с руками, чтобы что-то дотянуться.

Открытие, опубликованное 26 октября 2020 года в PNAS , продвигает фундаментальную науку об организации и функционировании мозга и предлагает потенциальные будущие клинические достижения, включая улучшение протезов конечностей, говорит старший научный сотрудник исследования, доцент Элла Стрим-Амит, доктор философии. возглавляет лабораторию сенсорной и моторной пластичности в отделении неврологии Джорджтауна.

Новое исследование предполагает, что мозг обрабатывает команды движения не только посредством управления точно настроенными мышечными сокращениями, но и через более высокоуровневые двигательные области, которые обеспечивают план для выполнения более сложных двигательных функций, таких как дотягивание и хватание, независимо от того, пальцы или пальцы ног.

Свидетельства этих областей, которые обеспечивают план для тонко настроенных действий, были получены в результате изучения двух групп. Один состоял из четырех человек с дисплазией (люди, рожденные без рук), которые использовали пальцы ног, чтобы дотянуться до предмета или схватить его. Другая – контрольная группа добровольцев, которые сначала использовали руки, а затем пальцы ног, чтобы дотянуться и схватиться. Во всех этих различных ситуациях участники активировали те же области мозга , которые избирательно подходят к действию, наряду с активацией первичной моторной коры, которая контролирует мышцы рук и ног.

«Исследование показывает, что некоторые области двигательной системы развиваются для вычисления сложных действий или задач, таких как достижение и хватание, и эти действия не зависят от двигательного опыта человека. Поэтому использование руки или ноги для достижения предмета освещает те же области на сканировании фМРТ », – говорит она. «Это более абстрактно, чем то, как мозг контролирует точно настроенное сгибание определенной части тела, такой как конечность. Тонкое управление рукой, например, соответствует одной области в центральной нервной системе, а контроль ноги соответствует в другую область. Это организация точка-точка “.

«Мы строим модель, которая демонстрирует, что вычисления для конкретных задач, таких как достижение и захват, представляют собой функцию действия более высокого уровня, которая отличается от функции действия более низкого уровня, такой как использование руки, и не зависит от нее. Мы считаем, что это «организация – это общий принцип дизайна мозга», – говорит Юки Лю, доктор философии, научный сотрудник лаборатории SAMP Стрим-Амит. Среди других соавторов – Альфонсо Карамазза, доктор философии. из Гарвардского университета и Жиля Ваннускорса, доктора философии, из Католического университета Лувена.

Стрим-Амит говорит, что эта работа, посвященная изучению людей, рожденных без рук, дополняет предыдущие выводы ее и других групп, касающиеся людей, рожденных глухими или слепыми.

Предыдущие исследования показали, что зрительная и слуховая кора высшего порядка выполняет определенные задачи независимо от сенсорной модальности. Например, ассоциативная визуальная область является избирательной для букв, независимо от того, представлена ​​ли она визуально для типичных элементов управления или с помощью шрифта Брайля или устройства сенсорной замены для врожденно слепых людей. Слуховая область более высокого порядка обрабатывает временные ритмы как в тех случаях, когда контрольной группе предъявлялись слуховые последовательности, так и когда врожденно глухим людям представлялись визуальные последовательности.

«Точно так же в нашем исследовании ассоциативные моторные области избирательны по типу действия, независимо от конкретной части тела», – говорит Стрим-Амит. «Общность зрительных, слуховых и моторных областей высшего порядка состоит в том, что они, по-видимому, организованы на основе функций и не зависят от конкретных сенсомоторных параметров».

По словам Стрим-Амит, полученные данные могут быть применены для разработки улучшенных протезов конечностей. Современные протезы работают благодаря тому, что их пользователь диктует скоординированные, низкоуровневые параметры движения протеза, что является очень сложным и утомительным. Она объясняет, что может помочь использование команды более высокого уровня.

Стрим-Амит добавляет: «В конечном итоге, если мы лучше поймем представления действий на более высоком командном уровне, возможно, мы сможем направлять протезы не только при движении руки, но и на более высоком уровне прицеливания, что может привести к меньшему отклонению». протезов “.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

14 − один =