Нейробиолог Макс Ортис-Каталан (Max Ortiz-Catalan) из Технологического университета Чалмерса в Гётеборге предложил новую теорию, объясняющую возникновение фантомной боли – болевых ощущения, которые человек, как ему кажется, испытывает в потерянных конечностях. Теория была им создана в ходе работы над новым методом лечения фантомных болей, в котором используется технология дополненной реальности и машинное обучение.
Ортис-Каталан назвал свою теорию «стохастической запутанностью». Он полагает, что после утраты конечности нейронные сети, связанные с ней, остаются без работы и, возбуждаясь случайным образом, становятся восприимчивыми к сигналам от других нервных цепочек, в том числе, ответственных за болевые сигналы. «Представьте, что вы потеряли руку. Это оставляет большой кусок “недвижимости” в вашем мозгу и в вашей нервной системе в целом без работы. Он перестает обрабатывать любой сенсорный вход, он прекращает производство любых выходных сигналов для движения руки, он простаивает – но не молчит, – объясняет Макс Ортис-Каталан. – Когда нейроны не заняты конкретной работой, они могут производить нервные импульсы в случайном порядке. Это может привести к случайной активации нейронов в этой части сенсомоторной сети, одновременно с сетью восприятия боли. Когда это происходит, создается ощущение боли в утраченной части тела. Обычно спорадические синхронные импульсы не могут иметь большого значения, потому что не выделяются на фоновом шуме. Но у пациентов с отсутствующей конечностью такое событие может привести к неожиданному эмоционально заряженному опыту – почувствовать боль в отсутствующей части тела. Такое необычное ощущение усиливает нейронную связь, делая ее постоянной».
В усилении появившейся связи между сенсомоторными нейронами потерянной руки и нейронами, участвующими в восприятии боли, играет роль так называемый «закон Хебба». Согласно наблюдению, высказанному в 1949 году канадским нейропсихологом Дональдом Хеббом, если нейрон А неоднократно возбуждает нейрон Б, то в этих нейронах происходят изменения, ведущие к увеличению эффективности нейрона А в качестве возбудителя нейрона Б. То есть связь между нейронами имеет тенденцию к усилению. Обычно это происходит за счет увеличения проводимости синапса или за счет метаболических изменениях в нейронах. Кратко этот закон обычно формулируют так: «Клетки, которые активируются вместе, связываются между собой» (Cells that fire together wire together).
В данном случае связь усиливается между нейронами сенсомоторных и болевых сетей. Новая теория объясняет, почему фантомные боли возникают не у всех людей, перенесших ампутацию. Поскольку в основе явление лежит случайное возбуждение нейронов, совпадение в активации нервных клеток может не возникнуть, а значит не возникнет и их устойчивая связь.
По словам Ортиса-Каталана, его теория объясняет, почему работает предложенный им ранее метод терапии фантомных болей, который носит название Phantom Motor Execution. В нем электроды, закрепленные на оставшейся части конечности, перехватывают нервные импульсы, которые идут к ней от мозга. Далее система искусственного интеллекта использует эти имульсы для управления вирутальной конечностью, которую пациент видит на экране. Пациенты вскоре начинают сознательно контролировать движения виртуальной конечности, что активирует соответствующие области их мозга и разрушает связь этих областей с болевыми нейронами.
Свою теорию Мак Ортис-Каталан изложил в журнале Frontiers in Neurology.
