2岁时，锡安·哈维(Zion Harvey)因为一次危及生命的感染而截肢。8岁时，他成为第一个接受双手移植的孩子。他继续让他的家人和医生感到惊讶。移植手术一年后，他在巴尔的摩金莺队的棒球比赛中投出了第一球。又过了一年，他又成了新闻人物。

美国新闻和世界报道他说:“锡安·哈维是第一个成功接受双手移植的孩子。现在他因另一个里程碑而声名狼藉:他的大脑在对截肢和移植做出反应时进行了自我重组。”

锡安的大脑反应

身体接收神经感觉的每个部位都会将电信号发送到大脑的相应位置。当你用指尖触摸冰块时，你的大脑会在特定区域处理“冷”信号。如果冰块碰到你的嘴唇，你大脑的另一个区域会接收到“冷”信号。

以前的脑成像对成年人的研究表明，截肢后，当大脑不再接收到来自手的信号时，它会重新映射自己。大脑中通常处理手部信号的区域被重新映射，并开始处理来自身体其他部位的神经信号。这种重新映射被称为大规模皮层重组(MCR)。

在锡安也观察到了MCR。对于锡安来说，他的大脑开始利用处理手部信号的区域来处理嘴唇的感觉。

“我们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，”William Gaetz博士说，他是一名放射学研究员新闻发布会上费城儿童医院的医生

移植后，在锡安的大脑中再次观察到MCR，这次恢复到截肢前的映射。他的新手发出电信号，随着时间的推移，他的大脑重新映射，以便在正确的大脑区域处理这些信号。

“对于我们的病人来说，我们发现这个过程是可逆的，”盖兹继续说。

绘制出接受锡安双手信号的大脑区域

研究人员使用了脑磁图(MEG)，一种非侵入性神经成像技术，来检测锡安对轻微施加在他嘴唇和手指上的感官刺激的反应的位置、信号强度和时间。与普通脑电图相比，MEG具有更高的空间分辨率。与功能磁共振成像(fMRI)相比，它对患者来说也要舒服得多，这在研究容易扭动的儿童时尤其有用。

一旦成像完成，研究人员使用头脑风暴为本研究进行数据分析。头脑风暴是一个MATLABMEG分析社区工具箱。

在锡安手部移植后的一年里，该团队对他进行了四次meg。他们还对5名作为对照的健康儿童进行了类似的测试。他们的研究结果发表在纸刊登于临床和转化神经病学年鉴．

• 起初，在移植后不久，锡安的指尖对触摸没有反应。当实验者触摸他的嘴唇时，MEG信号在大脑皮层的手部区域登记，但与对照组相比，延迟了20毫秒。这表明，截肢后，他的大脑重新绘制了与手部感官接收相关的大脑区域。
• 两次访问后，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。这表明他的大脑图谱正在恢复到更正常的模式。
• 移植一年后，触摸锡安的指尖会导致大脑中与手相关的区域出现MEG信号。延迟时间短，信号强度高于正常。他的大脑再一次重新映射了他手上与感官接收相关的区域。他能用他的新手感觉东西了。

盖兹说:“感觉信号正在到达大脑中的正确位置，但可能还没有完全融入体感网络。”“我们预计，随着时间的推移，这些感官反应将变得更加典型。”

伟大的成果，带来了新的问题

对于锡安来说，这表明他的大脑正在重新学习感受来自双手的感觉(处理电信号)。这也意味着他可以在棒球比赛中抛出一个邪恶的第一球，或者自己系鞋带。

对于科学来说，这项研究证明了截肢和移植后大脑的可塑性。这意味着在手部移植后，大脑可以重新学习触觉。

“这些结果提出了许多新的问题，并让人们对大脑的可塑性感到兴奋，尤其是在儿童中。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一些问题。”盖兹说。

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