Hjärnans "kroppskarta" förändras inte: Longitudinell fMRI visar stabilitet i handrepresentationer även efter amputation

Den klassiska idén är att om en arm amputeras, tas den föräldralösa kroppskartan i den primära somatosensoriska cortexen (S1) snabbt över av sina grannar, främst läpparna och ansiktet. En ny artikel i Nature Neuroscience bryter mot den mallen. Forskarna följde tre vuxna patienter longitudinellt, före och i upp till fem år efter amputation, och jämförde dem med kontrollpersoner. Handkartan i S1 och motorcortexen (M1) förblev anmärkningsvärt lika originalet, och det skedde ingen "expansion" av läppregionen in i "handen". Med andra ord utlöser amputation i sig inte storskalig kortikal "omkoppling" – vuxna behåller en stabil intern kroppsmodell även utan perifer input.

Bakgrund till studien

Den klassiska bilden av somatotopi (samma Penfields "homunculus") kompletterades länge av tesen om "ommappning" av cortex efter amputation: handzonen i den primära somatosensoriska cortexen (S1) förlorar förmodligen snabbt input och "fångas" av den angränsande projektionen av ansiktet/läpparna, och graden av sådan ommappning är förknippad med fantomsmärta. Denna idé stöddes av tvärsnittsstudier och översikter av fMRI/MEG, samt individuella kliniska observationer av "överföringen" av förnimmelser från ansiktet till fantomhanden. Men evidensbasen förlitade sig huvudsakligen på jämförelser av olika personer och "vinnaren tar allt"-metoder, känsliga för brus och tröskelvärde.

På senare år har mer exakta kartor framkommit som visar den komplexa och ofta stabila organisationen av ansiktet och handen i S1 hos amputerade: vissa av de signaler som tas för läpp-"invasion" kan vara en artefakt av analysen, och sambandet med fantomsmärta är inkonsekvent. Kritiker har specifikt pekat på "vinnaren tar allt"-metoden, små ROI:er och bristande hänsyn till fantomrörelser och top-down-påverkan. Multivoxelmetoder och RSA ger en mer nyanserad bild, där uppenbar "infångning" av ansiktet ofta inte är synlig.

En ny longitudinell studie i Nature Neuroscience sluter den största skillnaden – en jämförelse "med sig själv" före amputation och månader/år efter. Hos tre patienter jämförde författarna aktiveringar under fingerrörelser av handen (före) och en "fantomhand" (efter), samt läppar; det fanns också kontrollgrupper och en kohort för extern amputation. Resultat: hand- och läppkartor förblev anmärkningsvärt stabila, och inga tecken på "expansion" av ansiktet in i handen hittades; en avkodare tränad på "före"-data kände igen framgångsrikt "efter". Slutsats – hos vuxna stöds somatosensoriska representationer inte bara av perifer input, utan även av interna modeller/avsikter.

Därav de praktiska och teoretiska implikationerna: hjärn-datorgränssnitt och proteser kan förlita sig på förvånansvärt stabila "kartor" över den amputerade extremiteten, och hypotesen "smärta = ommappning" kräver revidering till förmån för andra mekanismer för fantomsmärta. Mer generellt förskjuter arbetet balansen i den långvariga debatten om plasticitet: mogen somatotopi hos människor visar sig vara mycket mer stabil än vad neurovetenskapliga kurser antog.

Hur kontrollerade de det?

Författarna använde en longitudinell design: fMRI registrerades från samma personer före operationen och sedan vid 3 månader, 6 månader och senare tidpunkter (1,5 eller 5 år). I skannern instruerades deltagarna att röra sina fingrar (före amputation) och "fantomfingrar" (efter), knyta ihop läpparna och böja tårna.

• Urval och kontroller: 3 patienter med elektiv amputation av övre extremiteter; 16 friska kontroller (med upprepade skanningar); ytterligare jämförelse med en kohort av 26 kroniskt amputerade (medelvärde 23,5 år efter amputation).
• Kartmått: aktivitetens tyngdpunkter (COG) i S1, korrelationer mellan mönster och korrelat före/efter för varje finger, linjär SVM-rörelseavkodning (träning före amputation → test efter och vice versa), bedömning av läpppenetration i handområdet.
• Viktiga numeriska resultat: longitudinella korrelationer av finger-till-finger-mönster var höga (r≈0,68–0,91; p<0,001), noggrannheten hos den avkodare som tränats ”före” förblev över slumpen vid testning ”efter” (≈67–90 %), och gränserna för ”läppkartan” expanderade inte in i ”handzonen” ens efter 1,5–5 år.

Varför är detta viktigt för neurovetenskap och klinisk praxis?

Arbetet visar att "kropps"-representationer i S1 hos vuxna stöds inte bara av perifera sensoriska signaler, utan också av top-down-påverkan från motoriska intentioner och interna modeller. Detta förklarar varför försök att röra en "fantom"-hand framkallar aktivitet som liknar den hos en normal hand, och varför tidigare tvärsnittsstudier kan ha överskattat ansikts"intrång" på grund av en "vinnaren tar allt"-strategi som inte tar hänsyn till fantomaktivitet. Detta är goda nyheter för hjärn-dator-gränssnitt: en detaljerad och stabil "karta" över en amputerad lem är lämplig för långsiktiga tillämpningar. För fantomsmärtbehandling är implikationen mer subtil: nuvarande operationer och neurala gränssnitt "återställer" inte kartan eftersom den redan finns där; därför måste andra smärtmekanismer riktas in.

Vad du ska kontrollera härnäst

Författarna drar en noggrann men direkt slutsats: det finns inga bevis för underskottsdriven "ommodellering" av S1-somatotopi efter amputation hos vuxna; bevarande och omorganisation utesluter inte konceptuellt varandra, men stor "infångning" av läpparna syns inte i longitudinella mätningar. Det är viktigt att utöka urvalet och standardisera uppgifterna:

• Utöka N- och åldersintervallen, testa hastighet/gränser för kortbevarande för olika amputationsorsaker och preoperativa motoriska kontrollnivåer.
• Lägg till objektiva perifera markörer, inklusive stumpelektromyografi och neurostimulering, för att separera bidragen från nedåtgående och perifera signaler.
• Ompröva ommappningsprotokoll från vinnaren-tar-allt till longitudinella, multivoxel- och klassificeringsanalyser som explicit tar hänsyn till fantomrörelser.

Kortfattat - huvudpunkterna

• Stabilitet istället för "grepp": Hand- och läppkartor i S1/M1 hos vuxna förblir stabilt positionerade i upp till 5 år efter amputation.
• Fantom är inte fantasi: försök att röra "fantom"-fingrar producerar mönster som statistiskt sett liknar preoperativa handrörelser.
• Implikationer: en robust grund för BCI-proteser; omprövning av konceptet med underskottsdriven plasticitet; nya mål för fantomsmärtbehandling.

Källa: Schone HR et al. ”Stabila kortikala kroppskartor före och efter armamputation”, Nature Neuroscience, 21 augusti 2025 (kortfattad kommunikation). DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-025-02037-7