Τι συμβαίνει στον εγκέφαλό σας όταν χρησιμοποιείτε τα πόδια σας ως χέρια;

Η σάρωση εγκεφάλου εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης αποκάλυψε σαφείς χάρτες μεμονωμένων ποδιών σε δύο ζωγράφους ποδιών, που γεννήθηκαν χωρίς κανένα χέρι. Ενώ αυτοί οι οργανωμένοι χάρτες toe δεν βρίσκονται σε τυπικά αναπτυγμένους ανθρώπους, βρίσκονται σε πιθήκους - οι οποίοι, όπως και οι ζωγράφοι ποδιών, χρησιμοποιούν τα δάχτυλα των ποδιών τους με εξειδικευμένο τρόπο.

Προτείνουμε ότι όλοι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να έχουν τη δυνατότητα για χάρτες toe, αλλά η σύγχρονη ζωή στα παπούτσια τους αποτρέπει περιορίζοντας την ατομική κίνηση των ποδιών μας.

Ο σωματοαισθητικός φλοιός του εγκεφάλου περιέχει έναν πολύ οργανωμένο χάρτη του σώματος. Όλα τα μέρη του σώματος αντιπροσωπεύονται από ένα μεμονωμένο τμήμα του εγκεφάλου, και αυτά τα τμήματα τοποθετούνται στον εγκέφαλο καθώς βρίσκονται στο σώμα.Στον χάρτη του εγκεφάλου, για παράδειγμα, υπάρχουν μικρά τμήματα που αντιπροσωπεύουν καθένα από τα πέντε δάχτυλα - με τον αντίχειρα δίπλα στο δείκτη, ο οποίος βρίσκεται δίπλα στο μεσαίο δάχτυλο και ούτω καθεξής.

Λόγω αυτής της όμορφης και σαφούς οργάνωσης, αυτός ο τομέας παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες που μελετούν πώς ο εγκέφαλος αλλάζει σε απόκριση στην εμπειρία - γνωστή ως εγκεφαλική πλαστικότητα. Ο λόγος είναι, αν γνωρίζουμε πώς φαίνεται ο χάρτης σώματος, μπορούμε εύκολα να τεκμηριώσουμε τυχόν αλλαγές που προκαλούνται από τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε το σώμα μας.

Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί ότι η εκμάθηση ενός μουσικού οργάνου οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους των χαρτών δακτύλων για εκείνα τα δάχτυλα που συνηθίζονταν να παίζουν. Σε μια πιο ακραία περίπτωση, όταν δύο δάχτυλα συντήκονται μαζί με χειρουργική επέμβαση, οι εγκεφαλικοί χάρτες των δύο συγχωνευμένων δακτύλων συνδυάζονται επίσης σε ένα.

Ο ανθρώπινος χάρτης ποδιών είναι απροσδόκητα αποδιοργανωμένος

Υποτίθεται γενικά ότι ο χάρτης ποδιών πρέπει να έχει σαφείς χάρτες μεμονωμένων ποδιών, όπως ο χάρτης χεριών έχει δάχτυλα. Μόλις πρόσφατα ανακαλύψαμε ότι αυτό, εκπληκτικά, δεν ισχύει. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν έχουν χάρτη για καθένα από τα πέντε δάχτυλα. Και, οι χάρτες που έχουν είναι διάσπαρτοι σε όλη την περιοχή των ποδιών, χωρίς σαφή σειρά.

Αυτό οδηγεί τους συναδέλφους μου και εγώ να αναρωτηθούμε αν αυτός είναι ακριβώς ο φυσικός χάρτης ποδιών; Ή, μπορεί να προκύψει από το γεγονός ότι οι σύγχρονοι άνθρωποι δεν χρησιμοποιούν πραγματικά τα δάχτυλα των ποδιών τους ξεχωριστά;

Για να λύσουμε αυτό το μυστήριο, προσεγγίσαμε δύο απίστευτα άτομα για βοήθεια. Αυτά τα δύο άτομα γεννήθηκαν χωρίς κανένα χέρι, και στη συνέχεια έπρεπε να μάθουν να χρησιμοποιούν τα δάχτυλα των ποδιών τους για να εκτελούν όλα τα καθήκοντα της καθημερινής ζωής. Αυτό περιλαμβάνει σχεδόν οποιαδήποτε τυπική εργασία που μπορούν να κάνουν οι περισσότεροι από εμάς: συμπεριλαμβανομένης της πληκτρολόγησης σε πληκτρολόγιο, της απάντησης στο τηλέφωνο, της τοποθέτησης ρούχων (σε μία περίπτωση, συμπεριλαμβανομένων των κουμπιών) και της τροφοδοσίας με ένα πιρούνι ή κουτάλι.

Περιλαμβάνει επίσης κάποια καθήκοντα με τα οποία θα αντιμετώπιζαν οι περισσότεροι δύο χειριστές, όπως η χορήγηση ενέσεων σε ζώα με σύριγγα (το ένα ήταν αγρότης) και - το αγαπημένο μου - κάποιος είχε εφαρμόσει βερνίκι νυχιών στα νύχια της γυναίκας του για αυτήν.

Αυτή η ικανότητα με ένα πινέλο είχε απόλυτη λογική επειδή και τα δύο άτομα ήταν πραγματικά επαρκώς εξειδικευμένα με τα δάχτυλα των ποδιών τους, ώστε να υποστηρίξουν το επάγγελμά τους ως καλλιτέχνες ποδιών. Κάνοντας τέχνη με τα πόδια τους καλύτερα από ό, τι οι περισσότεροι άνθρωποι κάνουν με τα χέρια τους.

Κοιτάζοντας στον εγκέφαλο

Βάζουμε αυτούς τους δύο καλλιτέχνες σε έναν σαρωτή fMRI εξαιρετικά υψηλού πεδίου και υποκινήσαμε κάθε ένα από τα δάχτυλά τους, ένα κάθε φορά. Όταν κοιτάξαμε στην περιοχή των ποδιών των καλλιτεχνών, διαπιστώσαμε ότι είχαν ατομικούς, οργανωμένους χάρτες toe - όπως και οι χάρτες χεριών εσάς και εγώ. Συγκρίναμε αυτό με μια ομάδα ανθρώπων με δύο χέρια, που δεν έδειξαν τέτοια οργανωμένοι χάρτες toe - αναπαραγωγή προηγούμενων ευρημάτων.

Χρησιμοποιώντας νέες μεθόδους ανάλυσης, δείξαμε ότι το μοτίβο της εγκεφαλικής δραστηριότητας στην περιοχή των ποδιών που προέκυψε από το άγγιγμα των ποδιών των καλλιτεχνών ήταν πολύ παρόμοιο με ένα τυπικό μοτίβο χεριών. Δηλαδή, το μοτίβο που δημιουργείται αγγίζοντας τα δάχτυλα των δύο χεριών ανθρώπων, στην περιοχή των χεριών του εγκεφάλου τους.

Όλα τα προηγούμενα αποτελέσματά μας περιελάμβαναν την εξέταση των χαρτών των ποδιών στην περιοχή των ποδιών. Στη συνέχεια, εξετάσαμε αυτούς τους χάρτες στην (λείπει) περιοχή χεριών, για να αναζητήσουμε πιο ακραία παραδείγματα πλαστικότητας του εγκεφάλου. Βρήκαμε ότι όταν κοιτάξαμε στην περιοχή των χεριών, το μοτίβο της δραστηριότητας του εγκεφάλου από το άγγιγμα των δακτύλων δημιούργησε ένα πιο μοτίβο «χεριού» για τους καλλιτέχνες από την ομάδα με τα δύο χέρια. Αυτό μπορεί να υποδηλώνει ότι οι καλλιτέχνες στρατολογούν μέρος της «αχρησιμοποίητης» περιοχής χεριών για να υποστηρίξουν την εξειδικευμένη τους κίνηση.

Συνολικά, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η χρήση των δακτύλων σας με χειροκίνητο τρόπο προκαλεί χειροκίνητη δραστηριότητα στον εγκέφαλο.

Χάσαμε αυτούς τους χάρτες toe ή δεν τους έχουμε ποτέ;

Τα αποτελέσματά μας έχουν νόημα από τη σκοπιά της πλαστικότητας του εγκεφάλου - εάν δεν χρησιμοποιείτε τα δάχτυλα των ποδιών σας ξεχωριστά σε δράση, ο εγκέφαλός σας δεν χρειάζεται να αντιπροσωπεύει κάθε δάχτυλο ξεχωριστά. Τα αποτελέσματα έχουν επίσης νόημα δεδομένου ότι τα ξαδέρφια μας έχουν οργανώσει χάρτες toe, σε παρόμοια θέση εγκεφάλου και προσανατολισμό με τους καλλιτέχνες.

Αυτό θα μπορούσε να δείξει ένα από τα δύο πράγματα. Ένα, είτε όλα τα πρωτεύοντα (ανθρώπινα και μη ανθρώπινα) έχουν το γενετικό δυναμικό για χάρτες toe, αλλά οι τυπικοί άνθρωποι δεν τους αναπτύσσουν επειδή δεν χρησιμοποιούμε τα δάχτυλα των ποδιών μας ξεχωριστά. Ή, θα μπορούσε να σημαίνει ότι γεννηθήκαμε με χάρτες toe ως μωρά, αλλά τα χάνουμε με την πάροδο του χρόνου, αν δεν χρησιμοποιήσουμε τα δάχτυλά μας με τον σωστό τρόπο.

Εάν οι χάρτες toe αποτυγχάνουν να αναπτυχθούν ή αποτύχουν να παραμείνουν, πρέπει να καθοριστεί. Πιστεύουμε ότι η εξέταση των χαρτών των μωρών, ή ακόμα και των πληθυσμών που ζουν χωρίς παπούτσια, θα μπορούσε να είναι το κλειδί για το ξεκλείδωμα αυτού του μυστηρίου της πλαστικότητας του εγκεφάλου.