Im somatosensorischen Kortex unseres Gehirns befindet sich eine Art Landkarte. Hier reagieren spezialisierte Neuronen jeweils auf Signale aus verschiedenen Teilen unseres Körpers. Stoßen wir uns den Ellenbogen, wird eine andere Region aktiviert, als wenn wir uns auf die Zunge beißen. Doch was geschieht, wenn wir eine Gliedmaße verlieren? Bisherige Erkenntnisse der Neurowissenschaft hatten nahegelegt, dass sich die Hirnkarte in diesem Fall neu anordnet, wobei benachbarte Regionen den Bereich übernehmen, der vorher der fehlenden Gliedmaße zugeordnet waren. Nach einer Handamputation würden demnach die Neuronen, die zuvor Bewegungen unserer Finger registriert haben, stattdessen den Lippen zugeordnet, da diese auf der neuronalen Karte direkt nebenan verzeichnet sind.
Vorher-Nachher-Studie
Die bisherigen Annahmen basierten allerdings lediglich auf Studien, die nach der Amputation durchgeführt wurden. Wie das Gehirn vor der Amputation verdrahtet war, blieb unklar, direkte Vorher-Nachher-Vergleiche waren daher nicht möglich. Nun hat ein Team um Hunter Schone vom University College in London erstmals bei drei Patientinnen bereits vor einer geplanten Handamputation die somatosensorischen Gehirnkarten erfasst. Die drei Freiwilligen konnten vor der Amputation alle Finger bewegen, litten jedoch aufgrund von angeborenen Fehlbildungen oder eines Tumors dauerhaft unter Schmerzen in der Hand.
Vor der Amputation zeichneten die Forschenden die Hirnaktivität der Patientinnen auf, während diese in einem funktionellen Magnetresonanztomographen (fMRT) nacheinander die Finger der zu amputierenden Hand bewegten und außerdem die Lippen spitzten. Die gleiche Untersuchung führten Schone und sein Team zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Amputation durch – nur, dass sich die Probandinnen in diesem Fall die Bewegung ihrer Finger nur noch vorstellten.
Hirnkarten unverändert
Wäre die gängige Theorie zur neuronalen Neuorganisation korrekt, hätten die Bereiche, die ursprünglich den Fingern zugeordnet waren, nach und nach von den Lippen übernommen werden müssen. „Wir haben jedoch keine Anzeichen für eine Reorganisation festgestellt“, berichtet das Forschungsteam. „Die Gehirnkarten blieben statisch und unverändert.“ Selbst fünf Jahre nach der Amputation aktivierte allein die Vorstellung, die Finger zu bewegen, die gleichen Bereiche im somatosensorischen Kortex, die früher die Fingerbewegungen selbst erfasst hatten.
