'แผนที่ร่างกาย' ของสมองไม่เปลี่ยนแปลง: การถ่ายภาพด้วย fMRI ตามยาวแสดงให้เห็นความเสถียรของการแสดงภาพมือแม้หลังจากการตัดแขนขา

แนวคิดคลาสสิกคือ หากแขนถูกตัดออก บริเวณแผนที่ร่างกายกำพร้าในคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายขั้นต้น (S1) จะถูกยึดครองโดยบริเวณข้างเคียงอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งริมฝีปากและใบหน้า งานวิจัยใหม่ในNature Neuroscienceได้ทำลายกรอบความคิดนี้ นักวิจัยได้ติดตามผู้ป่วยผู้ใหญ่สามรายตามแนวยาว ก่อนและหลังการตัดแขนขานานถึงห้าปี และเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม แผนที่มือใน S1 และคอร์เทกซ์สั่งการ (M1) ยังคงคล้ายคลึงกับแผนที่เดิมอย่างน่าทึ่ง และไม่มี "การขยายตัว" ของบริเวณริมฝีปากเข้าไปใน "มือ" กล่าวอีกนัยหนึ่ง การตัดแขนขาไม่ได้กระตุ้นให้เกิด "การเชื่อมต่อใหม่" ของคอร์เทกซ์ขนาดใหญ่ แต่ผู้ใหญ่ยังคงรักษาแบบจำลองร่างกายภายในที่เสถียรไว้ได้ แม้จะไม่มีข้อมูลป้อนเข้าจากภายนอก

ความเป็นมาของการศึกษา

ภาพคลาสสิกของ somatotopy (หรือ "homunculus" ของ Penfield) ได้รับการเสริมด้วยทฤษฎี "การสร้างแผนที่ใหม่" ของคอร์เทกซ์หลังการตัดแขนขา กล่าวคือ บริเวณมือในคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายหลัก (S1) จะสูญเสียข้อมูลอินพุตอย่างรวดเร็วและถูก "บันทึก" ไว้โดยภาพฉายข้างเคียงของใบหน้า/ริมฝีปาก และระดับการสร้างแผนที่ใหม่ดังกล่าวสัมพันธ์กับอาการปวดหลอน แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาและการตรวจสอบ fMRI/MEG แบบตัดขวาง รวมถึงการสังเกตทางคลินิกรายบุคคลเกี่ยวกับ "การถ่ายโอน" ความรู้สึกจากใบหน้าไปยังมือหลอน แต่หลักฐานส่วนใหญ่ยังคงอาศัยการเปรียบเทียบผู้คนที่แตกต่างกันและวิธีการ "ผู้ชนะได้ทั้งหมด" ซึ่งไวต่อสัญญาณรบกวนและการเลือกเกณฑ์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแผนที่ที่แม่นยำมากขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนและมักจะคงที่ของใบหน้าและมือใน S1 ของผู้ถูกตัดแขนขา สัญญาณบางอย่างที่นำมาใช้เพื่อ "การบุกรุก" ริมฝีปากอาจเป็นผลจากการวิเคราะห์ และความสัมพันธ์กับอาการปวดหลอกนั้นไม่สอดคล้องกัน นักวิจารณ์ได้ชี้ให้เห็นโดยเฉพาะถึงวิธีการ "ผู้ชนะได้ทั้งหมด" ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ที่ต่ำ และการขาดการพิจารณาถึงการเคลื่อนไหวหลอกและอิทธิพลจากบนลงล่าง วิธีการแบบมัลติวอกเซลและ RSA ให้ภาพที่มีรายละเอียดมากขึ้น ซึ่งมักจะมองไม่เห็น "การจับภาพ" ที่ชัดเจนโดยใบหน้า

การศึกษาระยะยาวครั้งใหม่ในวารสาร Nature Neuroscienceได้ปิดช่องว่างหลัก นั่นคือการเปรียบเทียบ "กับตัวเอง" ก่อนการตัดแขนขาและหลายเดือน/ปีหลังจากนั้น ในผู้ป่วย 3 ราย ผู้เขียนได้เปรียบเทียบการกระตุ้นกล้ามเนื้อระหว่างการเคลื่อนไหวของนิ้วมือ (ก่อน) และมือ "หลอก" (หลัง) รวมถึงริมฝีปาก นอกจากนี้ยังมีกลุ่มควบคุมและกลุ่มประชากรที่ถูกตัดแขนขาจากภายนอก ผลการศึกษา: แผนที่มือและริมฝีปากยังคงมีเสถียรภาพอย่างน่าทึ่ง และไม่พบสัญญาณของ "การขยายตัว" ของใบหน้าเข้าไปในมือ ตัวถอดรหัสที่ฝึกฝนจากข้อมูล "ก่อน" สามารถจดจำ "หลัง" ได้สำเร็จ สรุป - ในผู้ใหญ่ การนำเสนอความรู้สึกทางกายได้รับการสนับสนุนไม่เพียงแต่จากข้อมูลภายนอกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแบบจำลอง/เจตนาภายในด้วย

ดังนั้น ผลกระทบทั้งในทางปฏิบัติและทางทฤษฎีจึงได้แก่ อินเทอร์เฟซสมอง-คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์เทียมสามารถอาศัย "แผนที่" ของแขนขาที่ถูกตัดได้อย่างน่าประหลาดใจ และสมมติฐาน "ความเจ็บปวด = การสร้างแผนที่ใหม่" จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขโดยหันไปใช้กลไกอื่นๆ ของความเจ็บปวดแฝงแทน โดยทั่วไปแล้ว งานวิจัยนี้ได้เปลี่ยนสมดุลในการถกเถียงกันมายาวนานเกี่ยวกับความยืดหยุ่นของร่างกาย: พบว่าโซมาโทพีที่พัฒนาเต็มที่ในมนุษย์มีความเสถียรมากกว่าหลักสูตรประสาทวิทยาที่คาดการณ์ไว้มาก

เขาตรวจสอบยังไงคะ?

ผู้เขียนใช้การออกแบบตามยาว: บันทึกภาพ fMRI จากกลุ่มตัวอย่างเดียวกันก่อนการผ่าตัด และบันทึกอีกครั้งที่ 3 เดือน 6 เดือน และหลังจากนั้น (1.5 หรือ 5 ปี) ในเครื่องสแกน ผู้เข้าร่วมได้รับคำแนะนำให้ขยับนิ้ว (ก่อนการตัดแขนขา) และนิ้ว “หลอก” (หลังการตัดแขนขา) บีบปาก และงอนิ้วเท้า

• ตัวอย่างและกลุ่มควบคุม: ผู้ป่วย 3 รายที่มีการตัดแขนขาส่วนบนตามแผน; กลุ่มควบคุมสุขภาพดี 16 ราย (ได้รับการสแกนซ้ำ); การเปรียบเทียบเพิ่มเติมกับกลุ่มผู้ป่วยที่ถูกตัดแขนหรือขาเรื้อรัง 26 ราย (อายุเฉลี่ย 23.5 ปีหลังการตัดแขนหรือขา)
• ข้อมูลเมตริกแผนที่: จุดศูนย์ถ่วง (COG) ของกิจกรรมใน S1, รูปแบบก่อน/หลังเพื่อเชื่อมโยงความสัมพันธ์สำหรับแต่ละนิ้ว, การถอดรหัสการเคลื่อนไหว SVM เชิงเส้น (การฝึกก่อนการตัดแขนขา → การทดสอบหลังและในทางกลับกัน), การประเมินการเจาะริมฝีปากเข้าไปในบริเวณมือ
• ผลเชิงตัวเลขที่สำคัญ: ความสัมพันธ์ตามยาวของรูปแบบนิ้วต่อนิ้วมีค่าสูง (r≈0.68-0.91; p<0.001) ความแม่นยำของตัวถอดรหัสที่ได้รับการฝึก "ก่อน" ยังคงสูงกว่าโอกาสเมื่อทดสอบ "หลัง" (≈67-90%) และขอบเขตของ "แผนที่ริมฝีปาก" ไม่ขยายออกไปสู่ "โซนมือ" แม้จะผ่านไป 1.5-5 ปีแล้วก็ตาม

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญสำหรับประสาทวิทยาและการปฏิบัติทางคลินิก?

งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการแทนค่า "ร่างกาย" ใน S1 ในผู้ใหญ่ได้รับการสนับสนุนไม่เพียงแต่จากสัญญาณประสาทสัมผัสรอบข้างเท่านั้น แต่ยังได้รับอิทธิพลจากแรงจูงใจจากเบื้องบนและแบบจำลองภายในอีกด้วย สิ่งนี้อธิบายได้ว่าเหตุใดการพยายามขยับมือ "หลอก" จึงกระตุ้นให้เกิดกิจกรรมคล้ายกับมือปกติ และเหตุใดการศึกษาแบบตัดขวางก่อนหน้านี้จึงอาจประเมิน "การบุกรุก" ของใบหน้าสูงเกินไป เนื่องจากวิธีการ "ผู้ชนะได้ทั้งหมด" ซึ่งไม่ได้คำนึงถึงกิจกรรมหลอก นี่เป็นข่าวดีสำหรับส่วนเชื่อมต่อระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์: "แผนที่" ของแขนขาที่ถูกตัดที่ละเอียดและเสถียรเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ในระยะยาว สำหรับการบำบัดอาการปวดหลอก ความหมายนั้นมีความละเอียดอ่อนกว่า: การผ่าตัดและส่วนเชื่อมต่อประสาทในปัจจุบันไม่ได้ "ฟื้นฟู" แผนที่ดังกล่าวเนื่องจากมีอยู่แล้ว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดเป้าหมายไปที่กลไกความเจ็บปวดอื่นๆ

สิ่งที่ต้องตรวจสอบต่อไป

ผู้เขียนสรุปอย่างรอบคอบแต่ตรงไปตรงมาว่า ไม่มีหลักฐานของ "การปรับโครงสร้างใหม่" ของ S1 somatotopy ที่ขับเคลื่อนโดยความบกพร่องหลังจากการตัดแขนขาในผู้ใหญ่ การรักษาและการจัดโครงสร้างใหม่ไม่ได้แยกออกจากกันในเชิงแนวคิด แต่ "การจับ" ขนาดใหญ่ที่ริมฝีปากไม่ปรากฏให้เห็นในการวัดตามยาว สิ่งสำคัญคือต้องขยายกลุ่มตัวอย่างและทำให้งานเป็นมาตรฐาน:

• ขยายช่วง N และอายุ ทดสอบความเร็ว/ขีดจำกัดของการรักษาการ์ดสำหรับสาเหตุการตัดแขนขาที่แตกต่างกันและระดับการควบคุมมอเตอร์ก่อนการผ่าตัด
• เพิ่มเครื่องหมายรอบนอกที่เป็นเป้าหมาย รวมทั้งการตรวจคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อและการกระตุ้นประสาท เพื่อแยกส่วนการมีส่วนสนับสนุนของสัญญาณที่ลงมาและรอบนอก
• คิดใหม่เกี่ยวกับโปรโตคอลการรีแมปตั้งแต่ผู้ชนะกินรวบไปจนถึงการวิเคราะห์ตามยาว หลายวอกเซล และการจำแนกประเภทที่คำนึงถึงการเคลื่อนไหวหลอกโดยชัดเจน

สรุปประเด็นหลักๆ

• เสถียรภาพแทนการ 'คว้า': แผนที่มือและริมฝีปากใน S1/M1 ในผู้ใหญ่ยังคงอยู่ในตำแหน่งที่มั่นคงนานถึง 5 ปีหลังการตัดแขนขา
• ภาพลวงตาไม่ใช่จินตนาการ: ความพยายามในการขยับนิ้วที่ "เหมือนจริง" จะสร้างรูปแบบที่คล้ายคลึงกันทางสถิติกับการเคลื่อนไหวของมือก่อนการผ่าตัด
• นัยสำคัญ: พื้นฐานที่มั่นคงสำหรับขาเทียม BCI การพิจารณาแนวคิดของความยืดหยุ่นที่เกิดจากการขาดดุลใหม่ เป้าหมายใหม่สำหรับการบำบัดอาการปวดหลอน

ที่มา: Schone HR และคณะ “แผนที่ร่างกายของเปลือกสมองที่เสถียรก่อนและหลังการตัดแขน” Nature Neuroscience, 21 สิงหาคม 2025 (การสื่อสารโดยย่อ) DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-025-02037-7