Kein Fehler, sondern ein Merkmal: eine Untersuchung der Motilität und Gehirnaktivität einer Person mit Polydaktylie

Der menschliche Körper kann mit einem sehr komplexen Mechanismus verglichen werden, der aus vielen getrennten Systemen besteht, die koordiniert und zeitnah arbeiten, um lebenswichtige Funktionen sicherzustellen. Sie können es mit einem Programm vergleichen, das aus Tausenden von Codezeilen besteht, von denen jede bestimmte Funktionen ausführt. Aber und Programmierer lassen mich nicht lügen, es gibt oft Fehler oder Ungenauigkeiten im Code. Einige führen zur Inoperabilität des Programms oder seiner einzelnen Funktionen, während andere zu einer unerwarteten Funktion werden, die das Programm ergänzt.

Heute werden wir eine Studie kennenlernen, in der Wissenschaftler beschlossen haben, die Motorik und Neuromechanik einer Person, deren Programm eine zusätzliche Codezeile enthält - einen vollen sechsten Finger an jeder Hand - im Detail zu untersuchen. Kann eine solche Abweichung als funktionell nützlich angesehen werden, haben solche Menschen Vorteile in Bezug auf die motorischen Fähigkeiten und welche Ideen hatten die Forscher auf dem Gebiet der Prothetik? Antworten auf diese Fragen finden wir im Bericht der Wissenschaftler. Lass uns gehen.

Studienbasis

Zunächst lohnt es sich, kurz zu überlegen, was Polydaktylie ist. Wie wir bereits verstanden haben, bedeutet dieser Begriff das Vorhandensein zusätzlicher Finger an Händen und / oder Füßen bei einer Person oder einem Tier (häufiger bei Hunden und Katzen). Diese anatomische Anomalie ist erblich bedingt. Etwa 2% der Neugeborenen werden mit einem zusätzlichen Finger geboren, 10% von ihnen haben einen zusätzlichen Finger an den oberen Gliedmaßen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich die Polydaktylie innerhalb von 4 Wochen nach der Embryonalentwicklung aktiv entwickelt, wenn ein aktives Wachstum der Gliedmaßen auftritt. Die Hauptquelle für Polydaktylie sind genetische Mutationen. Im Moment gibt es ungefähr 39 solcher Mutationen, die mit der Bildung zusätzlicher Finger verbunden sind. Es gibt auch viele Syndrome von Erkrankungen des Bewegungsapparates, zu deren Symptomen Polydaktylie gehört.



Die vereinfachte Klassifizierung von Polydaktylie hat je nach Position des zusätzlichen Fingers drei Hauptkategorien:

• radial (präaxial): Verdoppelung der Segmente des ersten Fingers;
• zentral: Verdoppelung des zweiten oder vierten Fingers;
• ulnar (postaxial): Verdoppelung des fünften Fingers.

Zusätzlich zum Ort wird Polydaktylie entsprechend der Struktur des zusätzlichen Fingers / der zusätzlichen Finger in Kategorien unterteilt:

• Polydaktylie Typ 1: Zusätzliche Finger sind rudimentär und bestehen ausschließlich aus Haut;
• Polydaktylie Typ 2: Zusätzliche Finger sind ein Zweig der Hauptfinger;
• Polydaktylie Typ 3: Zusätzliche Finger sind voll (Knochenstruktur, Nerven, Gelenke, Blutfluss, Haut usw.).

An der Studie, die wir heute betrachten, nahmen 2 Personen teil (ein 17-jähriger Mann und seine 52-jährige Mutter), die eine Polydaktylie des dritten Typs haben (6 volle Finger an beiden Händen).

Wissenschaftler haben sich eine Reihe von Fragen gestellt, auf die noch niemand wirklich versucht hatte, Antworten zu finden: Wie gut kann das menschliche Gehirn mit zusätzlichen Fingern umgehen? ob der zusätzliche Finger mit den Muskeln und Nerven des Kerns arbeitet oder seine eigenen voll ausnutzt; wie unabhängig der zusätzliche Finger ist; Wie reagiert der Körper des Inhabers des 6. Fingers auf seine Aktivität und gibt es einen zusätzlichen Nutzen aus dem 6. Finger? Es gibt viele Fragen, es gibt überhaupt keine Antworten, aber nicht lange.


Demonstration der Hände eines 17-jährigen Mannes, der an der Studie teilgenommen hat.

Mit Blick auf die Zukunft kann man mit Sicherheit sagen, dass das Gehirn und das Nervensystem insgesamt hervorragende Arbeit bei der Verwaltung von 6 Gliedmaßen leisten. Darüber hinaus ermöglichen diese zusätzlichen Finger ihren Besitzern, bestimmte Aufgaben mit einer Hand auszuführen, wenn eine Person mit 5 Fingern zwei benötigt, und zwei, wenn eine Person mit 5 Fingern drei Hände benötigt. Mit anderen Worten, unser Nervensystem ist sehr klug, entschuldigen Sie mich für grobe Übertreibung. Unser Gehirn kann die zusätzlichen Finger ohne großen Aufwand steuern, und dies führt Wissenschaftler dazu, über Prothesen nachzudenken, die die vollen Gliedmaßen ergänzen. Es klingt sehr futuristisch und sogar ein wenig seltsam, aber Wissenschaftler haben eine Reihe von materiellen Beweisen sowohl für die Fähigkeit des Gehirns als auch für die Vorteile zusätzlicher Finger.

Forschungsergebnisse

Bild Nr. 1: Der zusätzliche Finger des jungen Mannes befindet sich zwischen Daumen und Zeigefinger.

Zunächst beschlossen die Forscher herauszufinden, welche Muskeln und Nerven an den motorischen Fähigkeiten des 6. Fingers beteiligt sind.

Wie wir auf dem Bild der rechten Hand sehen, hat der Daumen zwei Phalangen, die anderen fünf - drei Phalangen ( 1a , 1b ). Es ist auch ersichtlich, dass die Anatomie der vier Finger (Zeige-, Mittel-, Ring- und kleine Finger) des Studienteilnehmers der menschlichen Anatomie ohne Polydaktylie ähnlich ist. Die vaskulären und nervösen Strukturen des Daumens des Teilnehmers sind die gleichen wie bei einer Person ohne Polydaktylie.

Unterschiede bestehen in den Daumengelenken. Das Karpal-Metacarpal-Gelenk des Daumens hat ein sphärisches Erscheinungsbild ( 1d ) mit drei Freiheitsgraden, einschließlich Torsion, während das Karpal-Metacarpal-Gelenk des Daumens im Normalfall ein Sattel ist, der keine Torsion zulässt. Der zusätzliche Finger (nachstehend PD) hat ein sattelförmiges Gelenk ( 1e ), zwei äußere Beugesehnen und einen inneren Streckapparat ( 1c ) und zusätzliche digitale Nerven.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Sechs-Finger-Hand von mehr Muskeln und Nerven gesteuert wird als die Fünf-Finger-Hand. Das heißt, der zusätzliche Finger hat Muskeln und Nerven „zugewiesen“ und verwendet keine benachbarten Hauptfinger für die Motilität.


Bild Nr. 2

Darüber hinaus führten die Forscher eine Analyse der biomechanischen Eigenschaften der Finger mit einem speziellen Gerät durch, mit dem die Druckkraft eines Fingers bewertet werden kann ( 2a ).


Durchführen eines Fingerfestigkeitstests.

Tests zeigten, dass die Stärke aller Finger bei Teilnehmern mit 6. und 5. Finger nahezu identisch ist ( 2b ). Die Diagramme 2c zeigen einen Vergleich der Stärke der Finger einer Person mit 6 Fingern und einer Person mit fünf Fingern. Zusätzlich zur Gesamtstärke und Stärke einzelner Finger analysierten die Wissenschaftler einen Indikator wie die gegenseitige Abhängigkeit, wenn ein Finger unter der Richtung des anderen wirkt (versuchen Sie, nur den Ringfinger zu biegen, und sehen Sie, welche anderen Finger beginnen, sich ein wenig zu beugen). Mit diesem Test konnten wir den Grad der Unabhängigkeit des zusätzlichen Fingers ( 2d ) bewerten. Die Analyse zeigte eine fast vollständige Unabhängigkeit, es wurde jedoch eine leichte Kooperation von Extra und Daumen gefunden. Andere Finger waren genauso abhängig wie Menschen mit fünf Fingern.


Demonstration der Unabhängigkeit des zusätzlichen Fingers.

Nach diesen Tests wurde ein MRT-Scan des motorischen Kortex des Gehirns (der Testteilnehmer tippte mit einem bestimmten Finger) durchgeführt, um die Aktivität bestimmter Bereiche mit der Aktivität eines Fingers zu bestimmen.

Ein Vergleich der Aktivität des motorischen Kortex zeigte, dass sich die Aktivität des zusätzlichen Fingers in den primären sensomotorischen kortikalen Schichten von allen anderen Fingern und sogar vom Daumen unterscheidet ( 2e ). Somit wurde nachgewiesen, dass der ausgewählte Bereich des Motorkortex die DP-Motilität steuert.

Der nächste Test war noch neugieriger. Ein Arm war mit einem abgestuften Gitter bedeckt. In Reaktion auf ein Tastsignal (Berühren einer verborgenen Hand) sollten die Probanden die entsprechenden Berührungspunkte auf der zweiten Hand anzeigen. Dieser Test kann zu Hause leicht wiederholt werden: Verstecken Sie eine Hand (z. B. die linke) und lassen Sie jemanden mit einem Bleistift oder Stift leicht die Spitze des Zeigefingers oder einen anderen Punkt berühren. Sie sollten mit der rechten Hand erkennen, wo sich die Berührung befand . Mit einem solchen Test können Sie feststellen, wie geistig eine Person ihren Körper und seine Teile wahrnimmt und darstellt.

Abbildung 2f zeigt, dass die Probanden alle Finger vollständig kennen und die Position des zusätzlichen Fingers zwischen Daumen und Zeigefinger wahrnehmen.

Die Forscher führten auch praktischere Tests durch, bei denen die Teilnehmer mit verschiedenen Themen interagieren oder einige gewöhnliche Aktionen ausführen mussten. Somit war es möglich, den Grad der Vor- oder Nachteile eines zusätzlichen Fingers zu bestimmen.


Überprüfung der Beweglichkeit der rechten Hand mit sechs Fingern Nr. 1.


Überprüfung der Beweglichkeit der rechten Hand mit sechs Fingern Nr. 2.

Ein genaues Bewegungserfassungssystem wurde verwendet, um die Bewegungen der distalen und proximalen Phalangen jedes Fingers aufzuzeichnen. Es wurden die gleichen Abhängigkeiten zwischen den Fingerbewegungen ( 3a ) wie im vorherigen biomechanischen Test festgestellt, was darauf hindeutet, dass die Mobilität und Unabhängigkeit des DP während der Manipulation nicht abnimmt.


Bild Nr. 3

Die Interdependenzen zwischen Fingerbewegungen korrelierten stark zwischen Fünf- und Sechsfingerhänden für alle Finger mit Ausnahme der zusätzlichen. Das heißt, der zusätzliche Finger ist völlig individuell und unabhängig.

Eine Untersuchung der kinematischen Synergie der Finger zeigte, dass die Bewegungen von Händen mit sechs Fingern einen größeren Freiheitsgrad aufweisen als die von Händen mit fünf Fingern ( 3b , 3c ). Diese Ergebnisse wurden durch informationstheoretische Analyse unter Berücksichtigung nichtlinearer Beziehungen ( 3d ) bestätigt. Es stellt sich heraus, dass die maximale Entropie (Variabilität) der Handbewegungen mit sechs Fingern signifikant höher ist als mit fünf Fingern.

Die Wissenschaftler stellen außerdem fest, dass sich der zusätzliche Finger während der Tests in Abstimmung mit Daumen und Zeigefinger zusammen bewegte und nicht mit jedem von ihnen einzeln oder für sich ( 3e ).

Aus diesen Beobachtungen folgt, dass die Unabhängigkeit des zusätzlichen Fingers kein Ersatz für den Zeigefinger oder Daumen ist, sondern eine Manifestation eines einzigartigen Bewegungsmodells. Mit anderen Worten, diese Tests bestätigten erneut die Nützlichkeit der Beweglichkeit des zusätzlichen Fingers. Darüber hinaus ist die Motilitätsgeschwindigkeit ( 3f ) der Sechsfingerhand, die der Geschwindigkeit einer Hand mit fünf Fingern nicht unterlegen war, eine zusätzliche Bestätigung dieser Aussage.

Am Ende entschieden sich die Wissenschaftler, Guitar Hero oder ähnliches zu spielen. Die Teilnehmer mussten die Tasten mit einem Finger drücken (jeder Finger hatte eine eigene Taste), als das rote Rechteck in das weiße Feld fiel ( 3 g ). Die Bewegungsgeschwindigkeit der Rechtecke nahm mit jedem Level des "Spiels" allmählich zu. Die Zeit eines Levels betrug 2 Minuten. Nach dem erfolgreichen Abschluss eines Levels begann das nächste, aber schwierigere.


Mit Schlüsseln testen.

Das Interessanteste ist die Vorbereitung auf diesen Test: 5 Tage lang übten die Teilnehmer mit einer rechten Hand (alle 6 Finger) oder der rechten Hand (5 Finger) + 1 Finger der linken Hand ( 3 Stunden ).

Infolgedessen war der Erfolg des Bestehens von Levels in beiden Versionen (1 Hand / 6 Finger und 2 Hände / 5 + 1) identisch, was nach Ansicht von Wissenschaftlern den tatsächlichen Vorteil von 6 Fingern belegt.


Übliche alltägliche Angelegenheiten (Schnürsenkel binden, Tippen und einige Videospiele), die von einem Mann mit Polydaktie ausgeführt werden.

Um sich eingehender mit den Nuancen der Studie vertraut zu machen, empfehle ich Ihnen, den Bericht von Wissenschaftlern und zusätzliche Materialien zu lesen.

Nachwort

Diese Studie mag ein wenig frivol erscheinen, beantwortet jedoch eine Reihe von Fragen, die noch niemand stellen wollte. Erstens wissen wir jetzt mit Sicherheit, dass unser Gehirn die Motilität zusätzlicher Extremitäten, die es nicht sein sollte, recht erfolgreich bewältigen kann. Zweitens können einige anatomische Anomalien zusätzliche Vorteile haben. Drittens würde ich Mortal Kombat nicht mit einem 17-jährigen Forschungsteilnehmer spielen.

Natürlich bedeuten die Ergebnisse dieser Arbeit nicht, dass alle anatomischen Anomalien positive Seiten haben können, und sie können nicht in den frühesten Stadien der Manifestation beseitigt werden. Viele Menschen, bei denen Polydaktylie diagnostiziert wurde, haben sich im Kindesalter von ihr getrennt. Und das ist die richtige Entscheidung. Gleichzeitig kann man den Wunsch der Wissenschaftler nicht verurteilen, die Prinzipien des Gehirns und die motorischen Fähigkeiten der Hände von Menschen zu verstehen, bei denen zusätzliche Finger zur dritten Art der Polydaktylie gehören, dh vollständig geformte und volle Finger.

Die Forscher selbst sind sehr begeistert von ihrer Arbeit und argumentieren, dass ihre Ergebnisse die wissenschaftliche Gemeinschaft dazu bringen können, komplementäre Prothesen zu entwickeln, die nicht als Ersatz für ein abwesendes Glied, sondern als zusätzliches Glied verwendet werden. Ähnliches gab es schon im Film "Spider-Man 2" (2004), nicht wahr? Es ist zu hoffen, dass die zusätzlichen Gliedmaßen den Träger nicht verrückt machen und er nicht anfängt, tödliche Experimente mit Tritium durchzuführen.

In jedem Fall können wir uns auf eines einigen: Unabhängig davon, welche Person körperlich behindert ist, bleibt sie eine Person.


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