足を手として使うと、脳はどうなりますか？

超高解像度の脳スキャンにより、どちらの腕も持たずに生まれた2人の足の画家の個々のつま先の明確な地図が明らかになりました。これらの組織化されたつま先マップは、一般的に発達した人間には見られませんが、サルに見られます。サルは、足の画家のように、熟練した方法でつま先を使用します。

すべての人間がつま先マップの可能性を持っている可能性があることをお勧めしますが、靴の現代生活は、つま先の個々の動きを制限することによってそれらを防ぎます。

脳の体性感覚皮質には、高度に組織化された体の地図が含まれています。すべての体の部分は脳の個々のセクションによって表され、これらのセクションは体にあるように脳に配置されます。たとえば、脳のハンドマップには、5本の指のそれぞれを表す小さなセクションがあります。親指は人差し指の横、中指の横などです。

この美しく明確な組織のおかげで、この領域は、脳の可塑性として知られる、経験に応じて脳がどのように変化するかを研究する科学者にとって大きな関心を集めています。その理由は、ボディマップが通常どのように見えるかを知っていれば、ボディの使用方法によって引き起こされた変更を簡単に文書化できるからです。

一例として、楽器を習得すると、演奏によく使用される指の指マップのサイズが大きくなることが示されています。より極端なケースでは、2本の指が手術で融合すると、融合した2本の指の脳マップも1つに結合されます。

人間の足の地図は驚くほどまとまりがありません

ハンドマップに指があるように、フットマップには個々のつま先の明確なマップが必要であると一般的に想定されていました。驚くべきことに、これが当てはまらないことがわかったのはごく最近のことです。実際、ほとんどの人は5本の足指のそれぞれの地図を持っていません。そして、彼らが持っている地図は、明確な順序ではなく、足の領域全体に散らばっています。

これにより、同僚と私は、これが人間の足の地図が自然にどのようになっているのか疑問に思いました。それとも、現代の人間が実際につま先を別々に使用していないという事実に起因するのでしょうか？

この謎を解くのを助けるために、私たちは2人の信じられないほどの個人に助けを求めました。この二人はどちらの腕も持たずに生まれ、その後、つま先を使って日常生活のすべてのタスクを実行することを学ぶ必要がありました。これには、キーボードでの入力、電話への応答、衣服の着用（1つのケースではボタンの実行を含む）、フォークやスプーンでの餌やりなど、ほとんどの人が実行できるほとんどすべての一般的な手作業が含まれます。

また、注射器で動物に注射を行うなど、ほとんどの両手で苦労するいくつかのタスクも含まれています（1つは農民でした）。私のお気に入りの1つは、妻の爪にマニキュアを塗っていました。

両方の個人が実際に足の芸術家としての彼らの職業をサポートするために彼らのつま先で十分に熟練していたので、ブラシを使ったこのスキルは完全に理にかなっています。ほとんどの人が手で作るよりも足でアートを作る。

脳を見る

これらの2人のアーティストを超高磁場fMRIスキャナーに入れ、それぞれのつま先を一度に1つずつ刺激しました。アーティストの脳の足の部分を見ると、あなたと私の手の地図のように、個々の組織化されたつま先の地図があることがわかりました。これを、そのようなものを示さなかった両手のグループと比較しました。整理されたつま先マップ–以前の調査結果を複製します。

新しい分析方法を使用して、アーティストのつま先に触れた結果として生じる足の領域の脳活動のパターンが、典型的な手のパターンと非常に類似していることを示しました。つまり、両手の人の脳の手の領域で指に触れることによって生成されるパターンです。

以前のすべての結果には、足の領域のつま先のマップを確認することが含まれていました。次に、脳の可塑性のより極端な例を探すために、（欠落している）手の領域でこれらのマップを調べました。手の領域を見ると、つま先に触れることによる脳の活動のパターンが、両手グループよりもアーティストにとってより「手のような」パターンを形成していることがわかりました。これは、アーティストが熟練したつま先の動きをサポートするために「未使用」の手の領域の一部を採用していることを示している可能性があります。

全体として、私たちの結果は、足の指を手のように使用すると、脳内で手のような活動が発生することを示唆しています。

これらのつま先の地図をなくしたのでしょうか、それとも持っていなかったのでしょうか。

私たちの結果は、脳の可塑性の観点から理にかなっています。動作中につま先を別々に使用しない場合、脳は各つま先を別々に表す必要はありません。私たちの霊長類のいとこが、アーティストと同様の脳の位置と向きでつま先の地図を整理していることを考えると、結果も理にかなっています。

これは、2つのことのいずれかを示している可能性があります。 1つは、すべての霊長類（人間と人間以外）がつま先マップの遺伝的可能性を持っていることですが、つま先を個別に使用しないため、通常の人間はそれらを開発しません。または、それは私たちが生まれたことを意味する可能性があります と つま先は赤ちゃんのようにマップされますが、つま先を正しく使用しないと、時間の経過とともに失われます。

つま先マップが開発に失敗するか、持続に失敗するかは、まだ決定されていません。赤ちゃんのつま先の地図、あるいは靴を履かずに暮らす人々を見ることが、この脳の可塑性の謎を解き明かす鍵になると私たちは考えています。