Les personnes handicapées rapportent souvent le phénomène de «douleur fantôme», ou «membres fantômes», lorsqu'elles sentent la présence de doigts, mains, pieds ou jambes manquants, et ressentent parfois même de la douleur dans des membres une fois amputés. Jusqu'à présent, la science ne pouvait en aucun cas expliquer ce phénomène. Mais maintenant, en utilisant des images ultra-haute résolution, les scientifiques de l'Université d'Oxford ont pu étudier le cerveau des amputés et voir comment leur cerveau change après la perte d'un bras. Les détails du cerveau à un niveau aussi élevé ont révélé pour la première fois une chose étonnante: le cerveau de l'amputé conserve une carte incroyablement détaillée de la main manquante et des doigts individuels.
L'existence de cette carte détaillée de la main dans le cerveau - même des décennies après l'amputation - peut expliquer en partie le phénomène du membre fantôme.
La privation sensorielle chez les personnes qui ont connu la cécité, la surdité ou l'amputation, par exemple, a longtemps été un domaine fertile pour l'étude de la plasticité cérébrale. La chercheuse principale Sanna Kikkert et ses collègues du laboratoire Mains et cerveau, dirigé par la professeure agrégée Tamara Makin, ont pris comme base pour l'étude un aspect du phénomène du membre fantôme, lorsque les amputés non seulement ressentent la présence ou les sentiments dans le membre manquant, mais peuvent également «contrôler» leur main fantôme. En demandant aux gens de bouger individuellement leurs doigts fantômes tout en scannant leur cerveau en parallèle, les scientifiques ont pu dresser une carte détaillée de la représentation de la main fantôme dans le cerveau.
Des recherches antérieures ont montré que déplacer la main fantôme crée une activité dans le cerveau de la personne amputée, mais jusqu'à présent, il était difficile de dire en quoi consiste exactement cette activité. Par exemple, il est difficile de prouver que l'activité cérébrale indique l'existence d'une carte à main manquante plutôt qu'une activité anormale causée par l'amputation.
Les recherches de Kickert montrent que les modèles d'activité de la main fantôme contiennent des caractéristiques importantes de la représentation «normale» de la main, comme la disposition spatiale des doigts les uns par rapport aux autres. L'équipe a pu démontrer que les cartes des mains des membres fantômes se situaient dans la plage indiquée dans un échantillon témoin de participants à deux mains. Considérant que les sujets ont perdu leurs bras il y a 25 à 31 ans, c'est incroyable.
Dans un article publié dans la revue eLife, les scientifiques ont également pu réfuter plusieurs autres explications plus triviales de l'activité cérébrale fantôme. Ils ont montré que l'activation du bras fantôme n'est pas un simple résultat de l'activité musculaire ou nerveuse dans le moignon restant après l'amputation. Par exemple, chez les amputés qui ont perdu leurs muscles (en raison d'une amputation au-dessus du coude), les cartes de la main sont restées les mêmes que chez ceux qui ne pouvaient pas envoyer ou recevoir de signaux du membre du tout (en raison de lésions nerveuses). Néanmoins, il est encore un mystère de savoir si la carte de la main stockée dans le cerveau provoque des sensations fantômes du membre, ou si les sensations elles-mêmes préservent la carte de la main dans le cerveau.
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Comment le cerveau voit le corps
Ces résultats sont doublement intéressants car ils contredisent les idées reçues sur la façon dont le cerveau forme et maintient la carte sensorielle du corps. Cette carte sensorielle s'appelle l'homoncule somatosensoriel (du grec pour «petit homme») et a longtemps surpris les scientifiques par sa structure hautement organisée. Organisé en ce que le cerveau plie les parties du corps de manière très similaire à la façon dont elles sont situées sur le corps:
On a longtemps pensé que cette carte avait besoin d'un flux constant d'entrées sensorielles du corps pour la maintenir organisée. Cette idée a été soutenue par un nombre important d'études animales montrant que lorsqu'un membre est amputé, les zones du corps à proximité sur l'homoncule envahissent et écrasent le territoire du membre manquant.
Une réorganisation similaire a été trouvée chez les humains. Une étude réalisée en 2013 par Tamar Makin et ses collègues a révélé qu'après l'amputation, le cerveau enlève le territoire restant au bras manquant. Leur étude a également montré que cette prise était liée à la façon dont les sujets utilisaient leur corps: plus l'amputé utilisait le bras restant pour les activités quotidiennes, plus ce bras absorbait les ressources cérébrales du bras manquant, éventuellement pour soutenir la surutilisation du bras intact.
Kickert a trouvé une réorganisation similaire dans son groupe de personnes amputées dans la zone du bras manquant dans le cerveau, ainsi que des cartes détaillées des mains. Cela signifie qu'après l'amputation, cette zone du cerveau reste non seulement fonctionnelle, mais est également maintenue, malgré la réorganisation ultérieure - ce fait n'a pas été reconnu auparavant.
En fait, il peut être utilisé pour créer des technologies étonnantes spécifiquement pour les estropiés et les handicapés: des «neuroprothèses» qui sont contrôlées directement par le cerveau, généralement par des électrodes implantées dans le cortex cérébral. La carte de la main enregistrée après l'amputation peut être utilisée pour entraîner des doigts individuels dans ces interfaces de neuro-ordinateur.
ILYA KHEL
