移植來的新手臂是可以被新主人控制的嗎?

更新於 發佈於 閱讀時間約 6 分鐘
作者延伸提問:文章中提到喪失抓取與觸摸能力的病人在移植手術後,有可能重新恢復抓取與觸摸能力,可要是病人為先天便有殘缺的人,是否能透過在移植手術後的練習,具備抓取與觸摸能力呢?

林柏熙的科普閱讀報告 2024年5月31日撰寫


閱讀來源:

閱讀的文章標題:《手臂移植,神經如何搭上線?》

出處:科學人雜誌第229期


媒體識讀檢核:

(1) 作者撰文日期:2021/03/01

(2) 作者:佛雷(Scott H. Frey)

(3) 譯者:謝伯讓

(4) 引用資料:佛雷根據他的實驗團隊的結果所創作出的文章。

(5) 明確出版單位:遠流


分析文章問題意識:

受贈主是否能順利地控制新手臂,並且沒有出現免疫排斥?

成年人的腦在截肢後數年甚至數十年,是否仍有足夠的神經可塑性去控制新手臂?


連結舊有、相關知識:

連結舊有知識:

我曾經在自主時間根據影片製作的筆記,裡面有提到有關神經元的一些知識:

心理學筆記__影片3_化學思維

The Chemical Mind: Crash Course Psychology #3


相關的其他科普文章:

林口長庚紀念醫院器官移植中心的文章:

漫談異體複合組織移植

作者佛雷(Scott H. Frey)的Google學術搜尋頁面,裡面有他的相關文章/文獻:

Scott H. Frey - Google Scholar


分析文章中實驗:

分析變因:

實驗一:

操縱變因:實驗受試者要做的事情。

控制變因:實驗受試者皆為截肢者,且具有幻肢、功能性磁振造影設備相同。

應變變因:大腦活動的區域。


實驗二:

操縱變因:時間。

控制變因:實驗受試者為截肢後透過手臂移植獲得新手臂的人、實驗受試者要做的事情相同、功能性磁振造影設備相同。

應變變因:實驗受試者的動作協調性、前內頂葉活動變強、運動前皮質活動變強。


分析實驗組與對照組:

實驗一:

實驗組:具有幻肢的截肢者。

對照組:此實驗沒有對照組,所以我使用非截肢者的數據來當對照組。

raw-image


實驗二:

實驗組:截肢後透過手臂移植獲得新手臂的人。

對照組:非截肢者的數據來當對照組。

raw-image



概略說明實驗操作流程:

實驗一:

實驗受試者在實驗過程中交替輕敲手指,並不斷重複,實驗人員會透過功能性磁振造影來觀察實驗受試者的腦袋,並記錄大腦活化的區域。


實驗二:

實驗受試者在實驗過程中會使用移植手臂來抓取物體,實驗人員會透過功能性磁振造影來觀察實驗受試者的腦袋,並記錄大腦活化的區域。


設備解釋_功能性磁振造影:

功能性磁振造影簡稱fMRI,裡面有個機器叫磁共振成像,簡稱MRI。

每當人要輕敲手指或抓取物體時,在腦部裡對應的神經元群就會發出訊號(電生理脈衝),訊號在傳到脊髓後會透過運動神經來收縮手臂與手部相關肌肉,以此來達成目標。

在敲到桌面或握到物品時會刺激皮膚中的感覺接受器,接著便會把反饋訊號傳至脊髓,並透過電生理脈衝傳回腦部中對應的區域進行處理。

而上述的這一切都會消耗能量,在進行活動後不到一秒鐘內,大量的含氧血會流入有進行活動的腦區裡,而這些局部血氧濃度變化,會影響MRI裡的磁場,進而使機器檢測到大腦活化的區域。


摘要文章中的重要資訊:

手臂移植這項手術充滿著爭議,許多人認為這項手術危險且非必要,儘管30年來(1964~2021左右)外科手術技術不斷進步,不少器官移植幾乎已經成為了常規手術。大多數手臂移植者不願使用義肢的原因是因為,在失去了手臂後,生活中很多細微的感覺都感受不到,像是鍵盤上F與J的突起與飲料杯的細微溫度變化。

比起以前,手臂移植的技術在不斷的變好,免疫相容配對檢驗技術也日益提升,許多科學家開始不在著重於移植手臂是否會出現免疫排斥的問題,而是轉而研究接受手術者能否順利控制新的手臂。

作者佛雷由於母親患有多發性硬化症,所以很早就對大腦如何控制雙手感到好奇,並在有能力後開始不斷探究這項問題,並在後續與自己所在的團隊一起進行實驗研究。

在經歷一系列的實驗分析與收集資料後,佛雷的實驗團隊發現人腦儘管缺乏刺激多年,也仍然能對重新出現的刺激做出回應,這使許多截肢與身體傷殘的病人找到了希望,即使他們的抓取與觸摸能力早在數十年前便已喪失,但在進行移植手術後,仍然有可能重新恢復。


評價本篇科普文章:

有說出手臂移植各方面的資訊,使用第一次手術作為開頭很具有吸引力,會讓讀者開始產生好奇並閱讀下去,在後面也有講出過去與以前的手臂移植手術的差異。這篇科普文章有許多作者親生經歷的事情,而某些段落就會因為作者親身經歷的描述,讀起來更加的生動有趣。

整體內容很豐富,許多專業的名詞或機器都有特地去做解釋,甚至有特別打了兩段左右的文字來解釋實驗用到的機器,讓不懂的讀者能夠清楚的知道,這是用來做什麼的,並從中吸收知識,但也因為這些解釋的詞語,使得科普文章整體內容很長,又因為他的顏色單調且放的圖片只有兩張,讓人對他的第一印象是不太想看,但再仔細閱讀後會發現整體內容都很完善,能夠感受得到作者的用心。

看完後,我才突然發覺有手臂移植這種東西,而且這還是在2021年的文章出現的東西,不過器官移植都有了,這好像也不怎麼奇怪,人類真的是越來越厲害了。


疑惑與猜測:

文章中提到喪失抓取與觸摸能力的病人在移植手術後,有可能重新恢復抓取與觸摸能力,可要是病人為先天便有殘缺的人,是否能透過在移植手術後的練習,具備抓取與觸摸能力呢?

我個人認為是可以的,只不過會比較難,康復訓練的過程也會更長,而且年齡越大的人難度就會越高,那這是因為年齡越大,大腦可塑性就越弱,所以如果可以的話,越早做會越好。

不過也不能說越早做就越好,畢竟如果在嬰兒時期就做的話,移植來的手臂可不會隨著嬰兒成長,至少我認為不會。


老師評語:

這個科普好好看!也很吸引我!很像是怪醫豪斯或是良醫墨非影集裡會討論的問題,我記得之前我看過有一集的個案是,明明已經截肢多年了,卻感覺自己不存在的手很痛,這種很罕見的個案。

柏熙很詳細地寫出文章中的兩篇實驗分析,建議一個可以微調的改善方向,因為是兩個實驗,可以先對實驗一說明變因、組別、實驗流程,再對實驗二進行一次說明變因、組別、實驗流程的撰寫。這樣在閱讀上讀者會比較好理解喔!可以循著同一個實驗思考完,再看到下一個實驗。

繼續保持!


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