Twoja wyszukiwarka

MAŁGORZATA KOSSUT
NA TROPACH FANTOMÓW
Wiedza i Życie nr 9/1999
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 9/1999

JAK TO SIĘ DZIEJE, ŻE WYRWANY ZĄB LUB AMPUTOWANA RĘKA NADAL BOLĄ TAK, JAKBY RZECZYWIŚCIE ISTNIAŁY?

Fot. PhotoDisc

W języku neurologii fantom to odczuwanie części ciała lub narządów wewnętrznych, usuniętych chirurgicznie lub utraconych w wypadkach. Nieistniejąca kończyna boli, swędzi, rozciąga się. Można wywołać to wraże nie, dotykając kikuta albo innych miejsc po tej samej stronie ciała, już w pierwszej dobie po operacji. Po amputacji kończyn fantomy są zjawiskiem powszechnym - powstają w ponad 80% przypadków. Często odczuciom fantomowym towarzyszy ból. Może boleć amputowana ręka czy noga, ale także wyrwany ząb, usunięte piersi, prącie, odbyt, macica.

Pierwsze, anegdotyczne, wzmianki o bólach fantomowych pochodzą z XVI wieku. Później cierpiał na nie np. lord Nelson, który stracił rękę podczas ataku na Teneryfę i, co ciekawe, uważał te odczucia za bezpośredni dowód istnienia duszy. Jeśli bowiem ręka może istnieć, mimo że fizycznie już jej nie ma, z pewnością to samo dotyczy całego człowieka.

W XVIII wieku opowieści o fantomach były popularne w wielu krajach Europy, a typowym przykładem jest historyjka o człowieku, który po amputacji nogi odczuwał okropny, palący ból. Jego lekarz ustalił, że ból zaczął się wtedy, gdy obciętą kończynę oddano do spalenia, polał więc wodą resztki kości i... ból ustąpił. W ten sposób racjonalnie usiłowano tłumaczyć zjawiska, które na "zdrowy rozum" były bez sensu. Wydawało się, że nie ma powodu do bólu, odczuwanie fantomów przypisywano więc psychice chorego, jego urojeniom i histerii. I tak było do czasu, aż zmierzyli się z tym problemem neurobiolodzy.

Według najnowszych koncepcji naukowych, fantomy pojawiają się wtedy, kiedy informacje o stanie różnych fragmentów ciała, docierające bez przerwy do mózgu, nie pasują do zakodowanego tam planu całego ciała. Droga tych informacji z receptorów do ośrodka w mózgu, gdzie znajduje się ów plan, jest oczywiście bardzo skomplikowana, a lokalizacja samego ośrodka wciąż niepewna. Niemniej jednak z tą hipotezą, zaliczaną do tzw. koncepcji centralnych, szukających źródeł zjawiska w mózgu, wiąże się dziś duże nadzieje. Wielu lekarzy, zajmujących się fantomami na co dzień u swoich pacjentów, przyjmuje jednakże najprostsze założe nie: coś złego dzieje się z przeciętym nerwem i w wyniku tego ośrodki czuciowe w centralnym układzie nerwowym dostają nieprawidłowe informacje, które przekładają się następnie na odczucia fantomowe. Koncepcja ta, zwana obwodową, pozwala wyjaśnić wiele aspektów odczuć fantomowych.

MIĘDZY OBWODEM A CENTRALĄ

Z oczywistych powodów przyczyn bólów docieka się usilniej niż innych przejawów fantomów. Wiele wskazuje na to - na gruncie teorii obwodowej - że powstają one w wyniku pobudzenia przeciętego przy amputacji nerwu czuciowego, a impulsem wyzwalającym ból może być dotyk, zmiana temperatury i wiele innychczynników.

Każda komórka nerwowa zbudowana jest z ciała oraz wypustek, które zapewniają komunikację międzyneuronalną. Aksony, czyli wypustki, po których biegną impulsy do innych komórek, czasem mają długość nawet powyżej metra. Nazywamy je włóknami nerwowymi. Podczas amputacji następuje przecięcie włókna, ale ciało neuronu pozostaje nienaruszone, więc komórka może nadal wytwarzać i przewodzić impulsy nerwowe

Dla jasności wywodu konieczna jest w tym miejscu krótka dygresja. Otóż nerwy czuciowe są oczywiście utworzone z komórek nerwowych - neuronów -ale w taki sposób, że zasadnicza część każdej z tych komórek, czyli jej ciało, znajduje się w pobliżu rdzenia kręgowego, a w kierunku ręki czy nogi podążają tylko długie ich wypustki zwane aksonami (zdjęcie poniżej). Właśnie dlatego przy amputacji kończyny nerwy czuciowe pozostają sprawne w tym sensie, że ciała tworzących je komórek są nienaruszone. Dzięki temu ta część nerwu, która pozostała, nadal ma połączenie z rdzeniem kręgowym i dalej z mózgiem.

Przecięty nerw oczywiście próbuje "odrosnąć", ponieważ jednak nie istnieje już kończyna, do której mógłby wniknąć, tworzy nerwiak, czyli rodzaj bardzo wrażliwego guzka. Właśnie jego uciśnięcie w kikucie powoduje ból. Jest to zaskakujące, ponieważ normalnie nerwy nie reagują na dotyk, najwidoczniej więc zranienie zmienia własności aksonów. Na razie nic bliższego nie da się na ten temat powiedzieć - badania tego problemu dopiero się zaczynają.

Dlaczego jednak ból odczuwa się w fantomie, a nie w samym kikucie? Otóż nerwiak miał być nerwem idącym do odciętej kończyny, więc informacje dotykowe niesione przez ten nerw miały być odbierane w tzw. centralnych reprezentacjach kończyny, które można sobie wyobrazić jako małe mapy powierzchni ciała. Znajdują się one przede wszystkim w korze mózgowej, ale także w innych częściach centralnego układu nerwowego. Impulsy z obciętego nerwu zakończonego nerwiakiem pobudzają więc dokładnie te same obszary mapy, które pobudzałby nerw znajdujący się w nodze. To proste i logiczne wytłumaczenie.

Nie wiadomo jednak, dlaczego informacja dotykowa interpretowana jest jako ból. Dla wytłumaczenia tego zjawiska stworzono koncepcję nadwrażliwości ośrodków centralnych spowodowanej odnerwieniem. Przez długie lata koncepcja ta raczej nazywała zjawisko, niż je tłumaczyła. Dopiero ostatnio, badając zwierzęta, wysunięto przypuszczenie, że nadwrażliwość na bodźce dotykowe czy termiczne pojawia się dlatego, że w tych rejonach mózgu, do których normalnie dochodziłyby sygnały z odciętej kończyny, jest za mało dlatego, że pewnego neuroprzekaźnika, którego normalnym zadaniem jest wyhamowanie impulsów nerwowych. A jest go za mało dlatego, że wskutek przecięcia nerwu dochodzi do mózgu zbyt słabe pobudzenie, więc neurony odpowiedzialne za wytwarzanie tego neuroprzekaźnika "myślą", iż nie muszą się tak bardzo starać. W efekcie pobudzenie nadmiernie wzrasta.

Pozostaje jeszcze do wyjaśnienia kwestia, dlaczego pacjent czuje fantom, chociaż nic nie dotyka kikuta? Dzieje się tak dlatego, bo wewnątrz kikuta mogą występować skurcze mięśni lub obrzęki, pobudzające nerwiak bez udziału bodźców z zewnątrz. Nerwiaki są też wrażliwe na zimno. W krajach o zmiennym klimacie stwierdzono nasilanie się bólów zimą. Trzymanie kikuta w cieple często przynosi ulgę. Może też zdarzyć się uwolnienie noradrenaliny w nerwiaku, co zwiększa liczbę spontanicznych impulsów we włóknach nerwiaka. Stąd znane objawy - nasilenie bólów fantomowych w wyniku stresu czy podczas zwiększonego napięcia mięśni brzucha, np. przy kaszlu.

JAK ZŁAGODZIĆ CIERPIENIE?

Aby ulżyć cierpiącym pacjentom, próbuje się różnych sposobów. Spodziewano się, że pomóc może przecięcie nerwu tuż przed jego wejściem do rdzenia kręgowego, co blokuje dojście do centralnego układu nerwowego zarówno bodźców dotykowych, jak i bólowych z amputowanej kończyny. Zabieg taki stosuje się z powodzeniem przy różnych rodzajach bólów nie poddających się działaniu środków farmakologicznych. Niestety, w przypadku bólów fantomowych okazał się nieskuteczny, choć czasem przynosił chwilową ulgę.

Niepowodzenia tego rodzaju skłaniają do poszukiwania mechanizmu fantomów jednak w centralnym, a nie obwodowym układzie nerwowym. Jak już wspomniałam, w centralnym układzie nerwowym znajduje się kilka map naszego ciała. Największa jest oczywiście w największej strukturze mózgu, czyli w korze mózgowej. Mapy te odkrywano i opisywano w latach czterdziestych i pięćdziesiątych, przy okazji operacji mózgu. Szczególnie zasłużył się tu Wilder Penfield, kanadyjski neurochirurg. U przytomnych i mających tylko miejscowe znieczulenie pacjentów z otwartą czaszką (jest to możliwe, gdyż w mózgu nie ma receptorów bólowych, a więc cięcie i dotykanie mózgu nie boli) pobudzał on niewielkie obszary kory mózgowej prądem elektrycznym, a pacjenci mówili, gdzie czują dotknięcie czy swędzenie. W ten sposób poznano korową mapę ciała człowieka. Wygląda ona jak zdeformowany człowieczek rozciągnięty na powierzchni półkuli mózgu (rysunek poniżej). Nazwano go homunkulusem dotykowym. Deformacje pochodzą stąd, że niektóre części ciała, takie jak twarz czy dłoń, są wrażliwsze na dotyk, mają więc znacznie większą gęstość receptorów dotyku w skórze niż inne i dlatego ich reprezentacja w korze mózgowej jest większa.

GARDŁO OBOK... JELIT

Aż do lat osiemdziesiątych uważano, że ta mapa ciała jest zdeterminowana genetycznie i nie zmienia się w trakcie życia człowieka. Mówiąc obrazowo- uważano ją za część "hardware'u" mózgu. Jednak badania na zwierzętach podważyły to przekonanie. Okazało się, że przecięcie włókna unerwiającego łapę zwierzęcia sprawia, że korowa reprezentacja łapy zanika, a na jej miejsce rozrasta się reprezentacja pyska i tułowia. W ostatnich latach podobne zmiany zarejestrowano u ludzi przy użyciu magnetoencefalografii, nieinwazyjnej metody rejestrującej aktywność funkcjonalną mózgu. Zaobserwowano na przykład, że po amputacji ramienia dotknięcie twarzy powoduje aktywację kory mózgowej w miejscu, w którym normalnie znajdowałaby się reprezentacjaręki.

Długiej i żmudnej pracy wymagało ustalenie, które części kory mózgowej odbierają impulsy dotykowe z poszczególnych części ciała. Dopiero w ostatnich latach okazało się, że powstała w ten sposób mapa nie jest niezmienna. Jeśli unerwienie pewnej okolicy ciała zostanie zaburzone, zanika jej korowa reprezentacja, a zwolnione w ten sposób miejsce w korze zajmie inna częśćciała

Co czują pacjenci, u których stwierdzono taką reorganizację kory mózgowej, kiedy dotyka się ich twarzy? Otóż wielu z nich odczuwa wtedy obecność fantomu- czuje dotknięcie skóry amputowanej ręki. Obserwowano też zmianę map w odwrotnym kierunku - pacjenci po przecięciu nerwu trójdzielnego unerwiającego twarz dotknięcie ręki odczuwali jako fantomowe dotknięcie twarzy, chociaż po przecięciu nerwu była ona niewrażliwa na dotyk. W ten sposób znaleziono wyjaśnienie znanego zjawiska polegającego na wywoływaniu fantomów przez dotknięcie tych obszarów ciała, które znajdują się blisko miejsca amputacji- otóż mapy korowe sąsiednich okolic ciała na ogół położone są obok siebie. W dotykowym homunkulusie reprezentacja nogi jest w pobliżu korowej reprezentacji genitaliów - może to być wytłumaczeniem wzmożonej przyjemności seksualnej odczuwanej przez niektórych pacjentów po amputacji nogi.

Ból jest trudniejszy do interpretacji niż odczucia powstające po pobudzeniu innych rodzajów receptorów czuciowych. Niektóre neurony tzw. kory somatosensorycznej reagują na bodźce bólowe, są one jednak przemieszane m.in. z neuronami reagującymi na sygnały dotykowe ze skóry. Kiedy więc po amputacji dochodzi do reorganizacji funkcjonalnej kory mózgowej, być może połączenia z receptorów dotykowych przez pomyłkę pobudzają ośrodki bólowe.

Herta Flor z Uniwersytetu Humboldta w Berlinie, badając za pomocą kilkudziesięciu elektrod umieszczonych na czaszce aktywność bioelektryczną mózgu pacjentów odczuwających bóle fantomowe, stwierdziła, że bólom towarzyszą duże zmiany map ciała w korze mózgowej. Zanika reprezentacja amputowanej kończyny, a sąsiadujące okolice ciała mają większą niż normalnie reprezentację korową. U niektórych pacjentów lokalne znieczulenie nerwu dochodzącego do kikuta może zahamować bóle fantomowe - wtedy na kilka godzin zanikają również zmiany map korowych. U pacjentów, którym blokada nerwu nie przynosi ulgi, mapy korowe pozostają zmienione. Ostatnio prowadzi się coraz więcej tego typu badań, co może utorować drogę do skutecznej walki z bólami fantomowymi. Na pewno nie będzie to droga łatwa, jest bowiem wiele dowodów na zmianę korowych map ciała nie związanych z bólem.

Jak już wspomniałam, mapy ciała istnieją nie tylko w korze mózgowej, ale na wszystkich piętrach drogi czuciowej. I wszędzie następują ich zmiany. Najnowsze badania pokazują, że amputacje powodują również kolosalne zmiany anatomiczne, np. atrofię struktur, które były pobudzane przez nerwy z odciętej kończyny i rozrost tych struktur, których unerwienie nie zostało uszkodzone. Innymi słowy, odcięcie części nerwu (czyli zakłócenie na obwodzie) powoduje i zmianę budowy mózgu, i jego funkcjonowania.

Przykład zmiany funkcjonowania podali w zeszłym roku badacze z Uniwersytetu McGill w Montrealu. Pacjentów z bólami fantomowymi poddano tam operacjom mózgu w celu wszczepienia do wzgórza (część mózgu ukryta pod korą środkową) elektrod. Pobudzanie pewnych ośrodków wzgórza słabym prądem elektrycznym miało znosić uczucie bólu. Przy okazji przeprowadzono badania elektrofizjologiczne neuronów wzgórza i stwierdzono ciekawą zmianę ich własności. Normalnie jest tak, że jeśli określony neuron we wzgórzu jest pobudzany poprzez dotknięcie konkretnego miejsca na skórze, to pobudzenie elektryczne tego neuronu spowoduje odczucie dotyku w tym właśnie miejscu skóry. U pacjentów po amputacjach odczuwających fantomy było inaczej - neurony w miejscach map ciała, w których normalnie jest reprezentowana odcięta kończyna, reagowały na dotknięcie innych okolic ciała. Natomiast pobudzenie elektryczne tych neuronów wywoływało fantomy - pacjenci czuli dotknięcie lub ból w miejscu, z którego ten neuron dostawał pobudzenie przed amputacją. Tak więc mapy zmieniają się pod względem "wejścia", ale nie "wyjścia", co wyjaśnia dokładniej, dlaczego dotknięcie okolic sąsiadujących z amputowaną kończyną może być odbierane jako dotknięciefantomu.

JA CZY NIE JA?

Odczuwanie fantomów łączy się ze zjawiskiem świadomości ciała. Znanym objawem występującym po dużych prawostronnych udarach mózgu jest to, że chorzy nie postrzegają lewej strony swego ciała. Zachowują się tak, jakby w łóżku obok leżał ktoś obcy, nie wykonują lewą połową ciała żadnych zamierzonych ruchów, zakładają ubranie tylko na prawą część ciała. Zdarza się też, że nie dostrzegają paraliżu ręki czy nogi, a nawet zaprzeczają jego istnieniu. Niedawno opisano bardzo ciekawe zjawisko, które można by określić jako opóźnienie aktualizacji połowy ciała. Pacjentka ze złożonym uszkodzeniem mózgu czuła coś w rodzaju rozdwojenia swego ciała. Jeśli szybko wstała po kilkuminutowym siedzeniu, czuła, że idzie tylko połowa jej ciała, a druga nadal siedzi, więc oglądała się z przeraże niem za pozostawioną resztąsiebie.

Pierwsza na świecie amputacja... fantomu. Dokładny opis doświadczenia przeprowadzonego na University of California w San Diego znajduje się w tekście poniżej

Przypuszcza się, że taka percepcja własnego ciała jest wynikiem nieprawidłowej integracji sygnałów dochodzących z różnych rodzajów receptorów: dotykowych, wzrokowych, mówiących o położeniu i napięciu mięśni, informujących o położeniu ciała w przestrzeni. Zakłócenia może wywołać udar lub obrzęk mózgu, ale także amputacja. Okazuje się jednak, że można "oszukać" swój mechanizm świadomości ciała. Bardzo ciekawe doświadczenie przeprowadził Vilyadur Ramachandran z University of California w San Diego. U pacjentów po amputacji dłoni często występuje fantom, który silnie zaciska pięść. Fantomowe paznokcie wbijają się w fantomową dłoń, nie można rozprostować palców. Jest to bardzo dolegliwe i bolesne. Ramachandran skonstruował niezwykle proste urządzenie- pudełko rzeczywistości wirtualnej. Pudełko od butów przedzielił wzdłuż pionowo stojącym lustrem. Pacjent wkładał obie ręce do otworów w bokach pudełka, wzdłuż lustra po jego obu stronach. Jeśli fantom był z lewej strony, kikut lewej ręki zasłaniano od góry przykrywką pudełka. Pacjent widział swoją prawą rękę i jej odbicie w lustrze, wyglądające jak lewa ręka. Na polecenie lekarza zaciskał, a potem prostował obie dłonie. 60% pacjentów twierdziło, patrząc na rzekome odbicie fantomu w lustrze, że wreszcie mogą nim poruszać zgodnie ze swoją wolą. Odczuwali ruch palców i ulgę w bólu. Pacjenci oczywiście wiedzieli, że to jest trick z lustrem, a jednak sztuczka im pomagała. U jednego z nich, który stosował ten trick przez dwa tygodnie, efekt fantomowy zanikł całkowicie. To pierwsza amputacja... fantomu.

Czy zjawiska fantomowe dotyczą tylko osób po wypadkach lub amputacjach chirurgicznych? Choć pytanie to wydaje się bez sensu, to jednak trzeba na nie odpowiedzieć negatywnie. Fantomy mogą być prawdopodobnie związane nie tylko ze zmysłem dotyku. Można do nich zaliczyć tinnitus - dzwonienie w uszach, powstające bez widocznych fizycznych przyczyn. Można tak sklasyfikować także halucynacje - złudzenia wzrokowe, występujące u osób z takim uszkodzeniem układu wzrokowego, którego skutkiem jest częściowa ślepota (nieodbieranie bodźców z pewnej części pola widzenia). Właśnie w tym obszarze pola pojawiają się natarczywe halucynacje, czasem w postaci barwnych plam, czasem jednak o obsesyjnej treści. Jedna z pacjentek skarżyła się na przykład, że stale ma przed oczami postaci z kreskówek Disneya. Choć takie fantomy nie bolą, są jednak niezwykle irytujące, a pacjenci często nie mówią o nich lekarzom, bo nie chcą, by ich uznano za wariatów.

Rysunki: Joanna Murawska

Prof. dr hab. MAŁGORZATA KOSSUT jest neurofizjologiem. Pracuje w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. Marcelego Nenckiego.