为何截肢后还会幻痛？

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽，原文标题：《为何截肢后还会幻痛？科学家找到新线索》

在一项新发表于《自然·神经科学》的研究中，一组研究人员通过对手臂截肢者进行脑成像研究后发现，即使在外科截肢后很久，脑中负责控制失去肢体的区域仍然存在。

这一成果不仅为幻肢综合征提供了新的认识，并有望为神经假体的发展以及截肢者的“幻痛”治疗提供指导。

脑中的“身体地图”

过往的研究表明，在一个名为躯体感觉皮质的脑区中，存在“身体地图”，不同区域分别对应不同的身体部位。地图负责处理触觉、温度、疼痛以及身体姿势等信息。比如，当你用手碰到烫的东西时，某个脑区会被激活；而如果你踢到脚趾，另一个脑区又会被激活。

当身体某个部分被切除时，这张“身体地图”会发生怎样的变化？在过去的五十年里，这一问题深深吸引了神经科学家和临床医生。目前，一个普遍的观点认为，当一个肢体被截除后，“身体地图”会发生重组，邻近区域会“接管”原本属于缺失肢体的区域。

不过，这一观点主要基于截肢后的研究结果，但并未与截肢前的“地图”数据进行过比较。

近年来，一些截肢者描述的“幻肢体验”（即感觉缺失的肢体依然存在，有时甚至伴随瘙痒或疼痛）现象，让科学家开始重新审视传统观点。此外，一些脑成像研究也显示，当截肢者尝试“移动”失去的手指时，会显示出与健全者相似的脑活动模式。

因此，关于“截肢是否会引发大规模皮层重组”的争论，一直没有定论。

全新研究设计

在新的研究中，研究人员直接追踪了三名成年参与者在截去手臂之前以及之后长达5年的手部和面部（嘴唇）皮质特征。这是首次在截肢前后同时绘制并比较脑中的“手部地图”与“面部地图”。

在截肢之前，这三名参与者都能移动他们的所有手指。他们会完成多种动作，例如敲击手指、噘起嘴唇和弯曲脚趾。与此同时，研究人员会利用功能磁共振成像（fMRI）扫描仪记录参与者的不同脑区的活动。

研究人员会据此绘制出手部与嘴唇的皮质地图。结果显示，“嘴唇地图”与“手部地图”的区域是相邻的。

接下来，在参与者被截肢的3个月和6个月后，再次接受了这项测试——他们再度完成这些动作并接受fMRI扫描。只不过，这次他们需要靠想象，用“幻指”来完成手部动作。此外，其中一名参与者在截肢18个月后再次重复这一测试，还有一名参与者在截肢5年后再次参与这项实验。

惊人的结果

研究人员将截肢前后的“手指地图”进行了比较，结果显示：脑中的身体表征在截肢前后保持一致。换句话说，即便参与者的手已经不存在，相应的脑区依然会以与截肢前相同的方式被激活。

截肢前后脑中手部（红色）和嘴唇（蓝色）的活动图。（图/Schone et al./Nature Neuroscience）

研究人员还分析了嘴唇区域，发现并未像传统观点所说的那样“接管”手部区域，这些脑图仍保持静止而稳定。

为了进一步验证，研究人员又对26名平均在23.5年前截去上肢的人进行了分析。结果显示，他们的脑图与三个病例研究的结果一致，表明手与嘴唇的表征在截肢后长期保持稳定。

临床意义

研究人员认为，这些发现是最具决定性的直接证据，证明脑的“身体地图”在失去肢体后依然保持稳定。而这与该领域长期以来的基础认知背道而驰。

这项发现对幻肢痛的治疗具有重要意义。当前的治疗多集中在“恢复”肢体在脑图中的表征，但随机对照实验显示成效有限。这项新研究表明，问题可能并不在于脑图的“缺失”。

真正的问题在于残肢内的神经失去了与感觉受体的连接，无法接收持续一致的信号。没有目标可连，神经可能继续生长，导致神经组织增厚，并向脑发送“嘈杂的信号”。

而最有希望的治疗方式，是在截肢手术中改变处理方式，比如将神经移植到新的肌肉或皮肤，让它们有新的“归宿”。

在三名参与者中，有一名在截肢前有严重的肢体疼痛，但她在经过复杂的神经移植手术，将神经移植到新的肌肉或皮肤上后，已经摆脱了疼痛。而另外两名参与者接受的是标准治疗，他们仍在经历幻肢痛。

脑机接口的潜力

这一发现同样对脑机接口技术至关重要。一些科学家正在研究如何让瘫痪肢体恢复运动与感觉，或通过脑接口控制机械假肢。如果脑真的发生了重组，这些技术将无法奏效。而新的结果表明，脑的“身体地图”在截肢之后也能维持稳定，这在理论上意味着可以恢复瘫痪肢体的运动或让脑来控制假肢。

研究人员表示，既然他们已经证明了“身体地图”的稳定性，脑机接口技术就可以在这一假设下发展。下一步是获取手部地图更精细的细节，比如区分指尖与指根，并恢复更丰富的感官体验，如纹理、形状和温度。

这项研究提醒我们，即使丧失了肢体，但我们的脑依然帮助我们保存着“身体地图”，等待我们重新连接。

参考来源

https://www.cam.ac.uk/research/news/gone-but-not-forgotten-brains-map-of-the-body-remains-unchanged-after-amputation

https://www.nature.com/articles/d41586-025-02686-5

https://www.nature.com/articles/s41593-025-02037-7

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽