"מפת הגוף" של המוח אינה משתנה: fMRI אורכי מראה יציבות של ייצוגי ידיים גם לאחר קטיעה

הרעיון הקלאסי הוא שאם יד נקטעת, אזור מפת הגוף היתום בקליפת המוח הסומטו-סנסורית הראשונית (S1) נכבש במהירות על ידי שכניו, בעיקר השפתיים והפנים. מאמר חדש ב- Nature Neuroscience שובר את התבנית הזו. החוקרים עקבו אחר שלושה חולים בוגרים לאורך זמן, לפני ובמשך עד חמש שנים לאחר הקטיעה, והשוו אותם לקבוצת ביקורת. מפת היד ב-S1 ובקליפת המוח המוטורית (M1) נותרו דומים להפליא למקור, ולא הייתה "התרחבות" של אזור השפתיים אל תוך ה"יד". במילים אחרות, הקטיעה עצמה אינה מפעילה "חיווט מחדש" קליפתי בקנה מידה גדול - מבוגרים שומרים על מודל גוף פנימי יציב גם ללא קלט היקפי.

רקע המחקר

לתמונה הקלאסית של סומטוטופיה (אותו "הומונקולוס" של פנפילד) הושלמה זמן רב התזה של "מיפוי מחדש" של קליפת המוח לאחר קטיעה: כביכול, אזור היד בקליפת המוח הסומטו-סנסורית הראשונית (S1) מאבד במהירות קלט ו"נלכד" על ידי ההשלכה הסמוכה של הפנים/שפתיים, ומידת המיפוי מחדש הזה קשורה לכאב פנטומי. רעיון זה נתמך על ידי מחקרי וסקירות חתך-רוחב של fMRI/MEG, כמו גם תצפיות קליניות אינדיבידואליות של "העברת" תחושות מהפנים ליד הפנטום. אך בסיס הראיות הסתמך בעיקר על השוואות בין אנשים שונים ושיטות "המנצח לוקח הכל", הרגישות לרעש ולבחירת סף.

בשנים האחרונות צצו מפות מדויקות יותר המראות את הארגון המורכב ולעתים קרובות היציב של הפנים והיד ב-S1 אצל קטועי גפיים: חלק מהסימנים שנקלטו ל"פלישה" לשפתיים עשויים להיות תוצר של הניתוח, והקשר עם כאב פנטום אינו עקבי. מבקרים הצביעו במיוחד על מתודולוגיית "המנצח לוקח הכל", החזר השקעה קטן וחוסר התחשבות בתנועות פנטום ובהשפעות מלמעלה למטה. גישות מרובות ווקסלים ו-RSA מספקות תמונה מעודנת יותר, שבה "לכידה" ברורה על ידי הפנים לרוב אינה נראית לעין.

מחקר אורכי חדש ב- Nature Neuroscience סוגר את הפער העיקרי - השוואה "עם עצמך" לפני קטיעה וחודשים/שנים לאחר מכן. בשלושה חולים, המחברים השוו הפעלות במהלך תנועות אצבעות של היד (לפני) ויד "פנטום" (אחרי), כמו גם שפתיים; היו גם קבוצות ביקורת וקבוצת קטיעה חיצונית. תוצאה: מפות ידיים ושפתיים נותרו יציבות באופן יוצא דופן, ולא נמצאו סימנים של "התפשטות" של הפנים לתוך היד; מפענח שאומן על נתוני "לפני" זיהה בהצלחה "אחרי". מסקנה - אצל מבוגרים, ייצוגים סומטוסנסוריים נתמכים לא רק על ידי קלט היקפי, אלא גם על ידי מודלים/כוונות פנימיים.

מכאן ההשלכות המעשיות והתיאורטיות: ממשקי מוח-מחשב ותותבות יכולים להסתמך על "מפות" יציבות באופן מפתיע של הגפה הקטועה, והשערת "כאב = מיפוי מחדש" דורשת תיקון לטובת מנגנונים אחרים של כאב פנטום. באופן כללי יותר, העבודה משנה את האיזון בוויכוח ארוך השנים על גמישות: סומטוטופיה בוגרת בבני אדם מתגלה כיציבה הרבה יותר ממה שקורסי מדעי המוח הניחו.

איך הם בדקו את זה?

המחברים השתמשו במערך אורכי: סריקות fMRI תועדו מאותם אנשים לפני הניתוח ולאחר מכן לאחר 3 חודשים, 6 חודשים, ומאוחר יותר (שנה וחצי או 5 שנים). בסורק, המשתתפים התבקשו להזיז את אצבעותיהם (לפני הקטיעה) ואת אצבעות ה"פנטום" (אחרי), למשוך את שפתיהם ולכופף את בהונותיהם.

• מדגם וקבוצת ביקורת: 3 חולים שעברו קטיעה אלקטיבית של הגפה העליונה; 16 קבוצת ביקורת בריאה (עם סריקות חוזרות); השוואה נוספת עם קבוצה של 26 קטועי גפיים כרוניים (ממוצע 23.5 שנים לאחר הקטיעה).
• מדדי מפה: מרכזי כובד (COG) של פעילות ב-S1, קורלציות בין דפוס לקורלציה לפני/אחרי כל אצבע, פענוח תנועה ליניארי של SVM (אימון לפני קטיעה → בדיקה לאחר ולהיפך), הערכת חדירת שפתיים לאזור היד.
• תוצאות מספריות מרכזיות: המתאמים האורכיים של דפוסי אצבע לאצבע היו גבוהים (r≈0.68-0.91; p<0.001), הדיוק של המפענח שאומן "לפני" נותר מעל למקריות בבדיקה "אחרי" (≈67-90%), וגבולות "מפת השפתיים" לא התרחבו ל"אזור היד" אפילו לאחר 1.5-5 שנים.

מדוע זה חשוב למדעי המוח ולפרקטיקה הקלינית?

העבודה מראה כי ייצוגי "גוף" ב-S1 אצל מבוגרים נתמכים לא רק על ידי אותות חושיים היקפיים, אלא גם על ידי השפעות מלמעלה למטה מכוונות מוטוריות ומודלים פנימיים. זה מסביר מדוע ניסיון להזיז יד "פנטום" מעורר פעילות דומה לזו של יד רגילה, ומדוע ייתכן שמחקרי חתך קודמים העריכו יתר על המידה "חדירה" לפנים עקב גישת "המנצח לוקח הכל" שאינה מתחשבת בפעילות פנטום. אלו חדשות טובות עבור ממשקי מוח-מחשב: "מפה" מפורטת ויציבה של גפה קטועה מתאימה ליישומים ארוכי טווח. עבור טיפול בכאב פנטום, המשמעות עדינה יותר: ניתוחים וממשקים עצביים נוכחיים אינם "משקמים" את המפה משום שהיא כבר קיימת; לכן, יש להתמקד במנגנוני כאב אחרים.

מה לבדוק בהמשך

המחברים מסכמים בזהירות אך באופן ישיר: אין ראיות ל"עיצוב מחדש" של סומטוטופיה של S1 לאחר קטיעה במבוגרים עקב גירעון; שימור וארגון מחדש אינם סותרים זה את זה מבחינה מושגית, אך "לכידה" גדולה על ידי השפתיים אינה נראית במדידות אורכיות. חשוב להרחיב את המדגם ולתקנן את המשימות:

• הרחב את טווחי ה-N והגילאים, בדוק את המהירות/מגבלות שימור הכרטיס עבור סיבות שונות לקטיעה ורמות שליטה מוטורית לפני הניתוח.
• הוסף סמנים היקפיים אובייקטיביים, כולל אלקטרומיוגרפיה של הגדם וגירוי עצבי, כדי להפריד את התרומות של אותות יורדים והיקפיים.
• לחשוב מחדש על פרוטוקולי מיפוי מחדש, מניתוח "המנצח לוקח הכל" לניתוחים אורכיים, מרובי ווקסלים וסיווג, אשר מתחשבים במפורש בתנועת פנטום.

בקצרה - הנקודות העיקריות

• יציבות במקום 'תפיסה': מפות ידיים ושפתיים ב-S1/M1 במבוגרים נשארות ביציבות עד 5 שנים לאחר קטיעה.
• פנטום אינו דמיון: ניסיונות להזיז אצבעות "פנטום" מייצרים דפוסים דומים סטטיסטית לתנועות ידיים לפני הניתוח.
• השלכות: בסיס איתן לתותבות BCI; בחינה מחודשת של מושג הפלסטיות המונעת על ידי גירעון; מטרות חדשות לטיפול בכאב פנטום.

מקור: Schone HR ואחרים. "מפות גוף קורטיקליות יציבות לפני ואחרי קטיעת זרוע", Nature Neuroscience, 21 באוגוסט 2025 (תקשורת קצרה). DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-025-02037-7