双手移植后儿童大脑重建

这是第一个成功接受手部移植手术的孩子，也是第一个科学家发现手部感觉在大脑中呈现方式发生巨大变化的孩子。大脑重组被认为是在移植手术前6年开始的，当时这个孩子因为婴儿时期的严重感染而被截肢。值得注意的是，在接受手部移植手术后，病人的大脑恢复到了一个更典型的模式。

身体的每一个接收神经感觉的区域都将信号发送到大脑的相应部位大脑．这些信号激活大脑神经元的空间模式被称为体感表征——大脑的特定部位反映身体的特定部位。

“我们从对非人灵长类动物的研究和成年人的脑成像研究中了解到病人费城儿童医院(CHOP)生物磁成像实验室的放射学研究员、第一作者威廉·盖兹博士说:“在截肢后，当它不再接受来自手的输入时，大脑会重新映射自己。”“代表嘴唇感觉的大脑区域向原来代表手的区域移动了2厘米。”

这种发生在上肢截肢后的大脑重新映射被称为大规模皮层重组(MCR)。盖兹说:“我们曾希望在我们的病人身上看到MCR，事实上，我们是第一个在儿童身上观察到MCR的人。”“我们更兴奋地观察接下来发生的事情——病人的新手开始恢复功能。对于我们的病人来说，我们发现这个过程是可逆的。”

费城儿童医院和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员今天在《美国医学杂志》上发表了他们的研究结果临床和转化神经病学年鉴．他们的病例报告描述了锡安·哈维，现年10岁，两年前作为第一个成功接受心脏手术的孩子受到了全球媒体的报道手移植．

2015年7月，由医学博士、整形外科主席、宾夕法尼亚大学整形外科教授、CHOP手移植项目主任L. Scott Levin领导的40人团队在CHOP完成了这一里程碑式的手术。该论文的资深作者莱文说:“锡安在宾夕法尼亚大学医学院和费城儿童医院以及世界各地都是许多第一次的孩子。”他补充说:“自从锡安两年前接受移植手术以来，我们的合作团队一直在密切评估他大脑中观察到的变化，他现在是第一个表现出大脑定位重新定位的孩子。这不仅对我们的团队和研究来说是一个巨大的里程碑，对锡安本人也是如此。这是他惊人进步的又一个标志，他的新四肢继续进步。”

研究人员使用脑磁图(MEG)来测量大脑中的磁活动，以检测患者对轻微施加在嘴唇和手指上的感官刺激的反应位置、信号强度和时间。在双边会谈之后的一年里，他们进行了四次meg手移植，对5名健康儿童进行了类似的测试，这些儿童作为年龄匹配的对照组。

在前两次就诊时，患者的指尖对触觉刺激没有反应——用细丝触摸。当实验者触摸病人的嘴唇时，MEG信号被记录在大脑皮层的手部区域，但与对照组相比，延迟了20毫秒。在后来的两次访问中，来自嘴唇刺激的MEG信号已经返回到大脑的嘴唇区域，反应时间正常——这表明大脑的重新映射正在恢复到更正常的模式。

当实验者在之后的两次访问中触摸患者的指尖时，MEG信号出现在大脑的手部区域，从访问3到访问4的反应时间延迟较短，但信号强度高于正常水平。盖兹说:“感觉信号正在到达大脑中的正确位置，但可能尚未完全整合到体感网络中。”“我们预计，随着时间的推移，这些感官反应将变得更加典型。”

盖兹补充说:“这些结果提出了许多新问题，并引发了人们对大脑可塑性的兴奋，尤其是儿童的大脑可塑性。这些新问题包括，做手部移植手术的最佳年龄是几岁?MCR总是在截肢后发生吗?天生没有手的人的大脑图谱是怎样的?我们会在成年人身上看到MCR逆转吗，就像我们在这个病人身上看到的那样?我们正在计划进行新的研究来调查其中的一些问题。”

与此同时，对该患者的后续研究提供了有关其功能能力的令人鼓舞的细节。”我们在移植后18个月进行了随访研究显示他能够比手术前更独立地写作、穿衣和吃饭，这些都是改善他生活质量的重要因素。”