นักประสาทวิทยาระบุว่า “แผนที่ทางประสาทสัมผัส” บางอย่างในสมองมีความละเอียดมากขึ้นเมื่อคนใช้เท้าเหมือนมือ
ทอม เยนเดลล์สร้างภูมิทัศน์ที่มีสีสันน่าทึ่งด้วยดอกไม้สีม่วง สีเหลือง และสีขาวที่พุ่งออกมาจากผืนผ้าใบ แต่ไม่เหมือนศิลปินส่วนใหญ่ เยนเดลล์เกิดมาไม่มีแขน ดังนั้นเขาจึงวาดเท้า สำหรับ Yendell การวาดภาพด้วยนิ้วเท้าเป็นบรรทัดฐาน แต่สำหรับนักประสาทวิทยา งานอดิเรกทางศิลปะเป็นโอกาสที่จะเข้าใจว่าสมองสามารถปรับตัวให้เข้ากับประสบการณ์ทางกายภาพที่แตกต่างกันได้อย่างไร
Harriet Dempsey-Jones นักวิจัยด้านดุษฏีบัณฑิตจาก University College London (UCL) Plasticity Labกล่าวว่า “ผ่านการพบปะและสังเกต [Yendell] วาดภาพอันน่าทึ่งของเขา ซึ่งเราได้รับแรงบันดาลใจจริงๆ ให้คิดว่าจะทำอะไรกับสมองได้บ้าง” . ห้องปฏิบัติการที่ดำเนินการโดยนักประสาทวิทยา UCL Tamar Makin ทุ่มเทให้กับการศึกษาแผนที่ประสาทสัมผัสของสมอง
แผนที่ประสาทสัมผัสกำหนดพื้นที่สมองในการประมวลผลการเคลื่อนไหวและบันทึกความรู้สึกจากส่วนต่างๆ ของร่างกาย แผนที่เหล่านี้เปรียบเสมือนการฉายภาพร่างกายไปยังสมอง ตัวอย่างเช่น บริเวณที่อุทิศให้กับแขนจะอยู่ถัดจากบริเวณที่อุทิศให้กับไหล่และอื่นๆ ทั่วร่างกาย
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมของ Makin ที่ Plasticity Lab ศึกษาแผนที่ประสาทสัมผัสที่แสดงถึงมือและเท้า สำหรับคนถนัดมือ บริเวณสมองที่อุทิศให้กับมือนั้นมีพื้นที่แยกกันสำหรับนิ้วแต่ละนิ้ว แต่แตกต่างจากบริเวณนิ้วที่กำหนดไว้ นิ้วเท้าแต่ละข้างขาดพื้นที่ที่โดดเด่นที่สอดคล้องกันในสมอง และแผนที่ประสาทสัมผัสสำหรับเท้าดูเหมือนหยดเล็กน้อย Dempsey-Jones และเพื่อนร่วมงานสงสัยว่าแผนที่ทางประสาทสัมผัสของ ‘ศิลปินเท้า’ เช่น Yendell จะแตกต่างจากแผนที่ของคนถนัดมือหรือไม่
Dempsey-Jones เชิญ Yendell และศิลปินเท้าอีกคนหนึ่งชื่อ Peter Longstaff ซึ่งทั้งสองเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือกับศิลปินวาดภาพปากและเท้า (MFPA)เข้ามาในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์ได้สัมภาษณ์ศิลปินทั้งสองเพื่อประเมินความสามารถในการใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาสำหรับมือด้วยเท้า เพื่อความประหลาดใจของ Dempsey-Jones Yendell และ Longstaff รายงานว่าใช้เครื่องมือส่วนใหญ่ที่พวกเขาถามถึง รวมถึงยาทาเล็บและเข็มฉีดยา “เราแค่ประหลาดใจอย่างต่อเนื่องกับระดับความสามารถที่พวกเขามี” Dempsey-Jones กล่าว
จากนั้นนักวิจัยได้ใช้เทคนิคการถ่ายภาพที่เรียกว่าการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชันหรือ fMRI เพื่อพัฒนาภาพแผนที่ประสาทสัมผัสในสมองของ Yendell และ Longstaff นักวิจัยกระตุ้นนิ้วเท้าของศิลปินโดยการสัมผัสทีละครั้งเพื่อดูว่าส่วนใดของสมองตอบสนองต่อสิ่งเร้า ขณะที่พวกเขากระตุ้นนิ้วเท้าแต่ละข้าง พื้นที่ที่แตกต่างกันก็สว่างขึ้น พวกเขาพบพื้นที่ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนในสมองซึ่งอุทิศให้กับนิ้วเท้าทั้ง 5 ข้าง ข้างหนึ่งอยู่ติดกับอีกข้างหนึ่ง ในกลุ่มควบคุมของคนถนัดมือ ไม่มีแผนที่นิ้วเท้าเหล่านี้
สำหรับ Yendell ซึ่งเคยเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาเกี่ยวกับภาพสมองมาก่อน แผนที่กำหนดนิ้วเท้าไม่ได้เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจ “ฉันแน่ใจว่าถ้าคุณใช้นักปิงปองที่มีวิธีการใช้มือต่างกันมาก แผนที่สมองจะแตกต่างไปจากคนทั่วไปเล็กน้อย ฉันคิดว่ามีหลายกรณีที่มันจะไม่ผิดปกติที่จะแตกต่างในทางใดทางหนึ่ง”
นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่าสมองนั้นอ่อนได้ ด้วยการฝึกอบรมและประสบการณ์ รายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ของแผนที่ประสาทสัมผัสสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แผนที่สามารถปรับได้อย่างละเอียดและแม้กระทั่งเปลี่ยนรูปร่างใหม่ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยสังเกตแผนที่ใหม่ที่ปรากฏในสมอง Dan Feldman ศาสตราจารย์ด้านประสาทชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษานี้ เชื่อว่าผลการวิจัยนี้เป็นการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสามารถในการปรับตัวของสมอง “มันสร้างขึ้นจากประวัติศาสตร์อันยาวนานของสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับประสบการณ์ในแผนที่ประสาทสัมผัสในเยื่อหุ้มสมอง” เขากล่าว “[การวิจัย] แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีพลังมากในผู้คน และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเป็นตัวแทนของโลกประสาทสัมผัสในเยื่อหุ้มสมองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากทีเดียว เพื่อให้เข้ากับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล”
การวิจัยมีนัยสำคัญสำหรับเทคโนโลยีอินเทอร์เฟซสมองและคอมพิวเตอร์ (BCIs) ที่เกิดขึ้นใหม่ BCIs เป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงการทำงานของสมองเป็นคำสั่งทางไฟฟ้าที่ควบคุมคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงชีวิตของผู้ที่ไม่มีแขนขาและผู้ที่ฟื้นตัวจากโรคหลอดเลือดสมอง การทำความเข้าใจรายละเอียดที่ละเอียดอ่อนของการแสดงร่างกายในสมองเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมองที่แม่นยำยิ่งขึ้น
Dempsey-Jones กล่าวว่า “ถ้าคุณต้องการมีแขนขาหุ่นยนต์ที่ขยับแต่ละหลัก มันจะมีประโยชน์มากที่จะรู้ว่าคุณมีตัวเลขแต่ละตัวแทน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสมอง” “ฉันคิดว่าความจริงที่ว่าเราสามารถเห็นความเป็นพลาสติกที่แข็งแกร่งเช่นนี้ในสมองของมนุษย์ ทำให้เราสามารถเข้าถึงการแสดงที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้ในลักษณะที่อาจเป็นประโยชน์สำหรับการฟื้นฟูความรู้สึกหรือสำหรับส่วนต่อประสานระหว่างสมองกับเครื่องจักร” เฟลด์แมนกล่าวเสริม
แต่คำถามพื้นฐานยังคงอยู่: แผนที่นิ้วเท้าเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร สิ่งเหล่านี้มีอยู่ตั้งแต่แรกเกิดและบำรุงรักษาเฉพาะเมื่อคุณใช้นิ้วเท้าบ่อยหรือไม่? หรือเป็นแผนที่ใหม่ที่เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสที่รุนแรง? Dempsey-Jones เชื่อเช่นเดียวกับกระบวนการทางชีววิทยาส่วนใหญ่ คำตอบคือทั้งสองอย่างเล็กน้อย เธอบอกว่าอาจมีความโน้มเอียงทางพันธุกรรมสำหรับแผนที่ที่มีการจัดระเบียบ แต่คุณยังต้องป้อนข้อมูลทางประสาทสัมผัสในช่วงเวลาหนึ่งของชีวิตเพื่อสนับสนุนและปรับแต่งแผนที่
เยนเดลล์เล่าถึงการขีดเขียนและแม้กระทั่งชนะการแข่งขันคัดลายมือเมื่ออายุได้สองหรือสามขวบ Plasticity Lab ต้องการทำความเข้าใจว่าเหตุการณ์ในช่วงแรกๆ เหล่านี้ผลักดันให้เกิดการสร้างแผนที่นิ้วเท้าได้อย่างไร เมื่อดูจากประสบการณ์ในวัยเด็ก Dempsey-Jones และทีมของเธออาจสามารถระบุได้ว่าจุดเวลาใดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาแผนที่ประสาทสัมผัสใหม่ในสมอง “เราพบว่าหากการสูญเสียแขนขาเกิดขึ้นเร็วพอ คุณมีองค์กรทางสมองที่คล้ายกับคนที่เกิดมาไม่มีแขนขา” เธอกล่าว
เมื่อนักวิทยาศาสตร์กำหนดช่วงเวลาของการพัฒนาที่สร้างแผนผังนิ้วเท้าที่มีลักษณะเฉพาะ ความเข้าใจที่ดีขึ้นของสมองอาจนำไปสู่เทคโนโลยีที่ดีขึ้นสำหรับผู้ที่พิการหรือแขนขาขาดหายไป Yendell ซึ่งอยู่ในคณะกรรมการของ MFPA ยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาประเภทนี้ “อะไรก็ตามที่ช่วยให้คนอื่นเข้าใจและเอาชนะสิ่งต่าง ๆ ได้ คุณต้องทำมัน”
