La "mappa del corpo" del cervello non cambia: la risonanza magnetica funzionale longitudinale mostra la stabilità delle rappresentazioni delle mani anche dopo l'amputazione

L'idea classica è che se un braccio viene amputato, la regione orfana della mappa corporea nella corteccia somatosensoriale primaria (S1) venga rapidamente occupata dalle aree vicine, principalmente labbra e viso. Un nuovo articolo su Nature Neuroscience rompe questo schema. I ricercatori hanno seguito tre pazienti adulti longitudinalmente, prima e fino a cinque anni dopo l'amputazione, e li hanno confrontati con i controlli. La mappa della mano in S1 e nella corteccia motoria (M1) è rimasta sorprendentemente simile all'originale, e non si è verificata alcuna "espansione" della regione labiale nella "mano". In altre parole, l'amputazione di per sé non innesca un "ricablaggio" corticale su larga scala: gli adulti mantengono un modello corporeo interno stabile anche in assenza di input periferici.

Contesto dello studio

Il quadro classico della somatotopia (lo stesso "homunculus" di Penfield) è stato a lungo integrato dalla tesi della "rimappatura" della corteccia dopo l'amputazione: presumibilmente, la zona della mano nella corteccia somatosensoriale primaria (S1) perde rapidamente input e viene "catturata" dalla proiezione adiacente del viso/labbra, e il grado di tale rimappatura è associato al dolore fantasma. Questa idea è stata supportata da studi e revisioni trasversali di fMRI/MEG, nonché da singole osservazioni cliniche del "trasferimento" di sensazioni dal viso alla mano fantasma. Tuttavia, le evidenze si basavano principalmente su confronti tra persone diverse e su metodi "winner-takes-all", sensibili al rumore e alla selezione della soglia.

Negli ultimi anni sono emerse mappe più accurate che mostrano la complessa e spesso stabile organizzazione del viso e della mano in S1 nei soggetti amputati: alcuni dei segnali rilevati per l'"invasione" labiale potrebbero essere un artefatto dell'analisi e la relazione con il dolore fantasma è incoerente. I critici hanno sottolineato specificamente la metodologia "il vincitore prende tutto", le piccole ROI e la scarsa considerazione dei movimenti del fantasma e delle influenze dall'alto verso il basso. Gli approcci multivoxel e RSA forniscono un quadro più sfumato, in cui la "cattura" evidente da parte del viso spesso non è visibile.

Un nuovo studio longitudinale pubblicato su Nature Neuroscience colma la lacuna principale: un confronto "con se stessi" prima dell'amputazione e mesi/anni dopo. In tre pazienti, gli autori hanno confrontato le attivazioni durante i movimenti delle dita della mano (prima) e di una mano "fantasma" (dopo), nonché le attivazioni delle labbra; erano presenti anche gruppi di controllo e una coorte di amputazione esterna. Risultato: le mappe di mano e labbra sono rimaste notevolmente stabili e non sono stati riscontrati segni di "espansione" del viso nella mano; un decodificatore addestrato sui dati "prima" ha riconosciuto con successo i dati "dopo". Conclusione: negli adulti, le rappresentazioni somatosensoriali sono supportate non solo da input periferici, ma anche da modelli/intenzioni interni.

Da qui le implicazioni pratiche e teoriche: le interfacce cervello-computer e le protesi possono basarsi su "mappe" sorprendentemente stabili dell'arto amputato, e l'ipotesi "dolore = rimappatura" richiede una revisione a favore di altri meccanismi di dolore fantasma. Più in generale, il lavoro sposta l'equilibrio nel lungo dibattito sulla plasticità: la somatotopia matura negli esseri umani risulta molto più stabile di quanto ipotizzato dai corsi di neuroscienze.

Come l'hanno verificato?

Gli autori hanno utilizzato un disegno longitudinale: la risonanza magnetica funzionale (fMRI) è stata registrata sulle stesse persone prima dell'intervento chirurgico e poi a 3, 6 mesi e successivamente (1,5 o 5 anni). Nella scansione, ai partecipanti è stato chiesto di muovere le dita (prima dell'amputazione) e le dita "fantasma" (dopo), di increspare le labbra e di piegare le dita dei piedi.

• Campione e controlli: 3 pazienti con amputazione elettiva degli arti superiori; 16 controlli sani (con scansioni ripetute); ulteriore confronto con una coorte di 26 amputati cronici (media 23,5 anni post-amputazione).
• Metriche della mappa: centri di gravità (COG) dell'attività in S1, correlazioni pre/post pattern-to-correlate per ciascun dito, decodifica del movimento SVM lineare (allenamento prima dell'amputazione → test dopo e viceversa), valutazione della penetrazione delle labbra nell'area della mano.
• Risultati numerici chiave: le correlazioni longitudinali dei modelli dito-dito erano elevate (r≈0,68-0,91; p<0,001), l'accuratezza del decodificatore addestrato "prima" è rimasta superiore al caso quando testato "dopo" (≈67-90%) e i confini della "mappa labiale" non si sono estesi nella "zona della mano" nemmeno dopo 1,5-5 anni.

Perché questo è importante per le neuroscienze e la pratica clinica?

Il lavoro dimostra che le rappresentazioni "corporee" in S1 negli adulti sono supportate non solo da segnali sensoriali periferici, ma anche da influenze top-down provenienti da intenzioni motorie e modelli interni. Questo spiega perché il tentativo di muovere una mano "fantasma" evochi un'attività simile a quella di una mano normale, e perché precedenti studi trasversali potrebbero aver sovrastimato l'"intrusione" del volto a causa di un approccio "winner-takes-all" che non tiene conto dell'attività fantasma. Questa è una buona notizia per le interfacce cervello-computer: una "mappa" dettagliata e stabile di un arto amputato è adatta per applicazioni a lungo termine. Per la terapia del dolore fantasma, l'implicazione è più sottile: gli interventi chirurgici e le interfacce neurali attuali non "ripristinano" la mappa perché è già presente; pertanto, è necessario intervenire su altri meccanismi del dolore.

Cosa controllare dopo

Gli autori concludono con cautela ma in modo diretto: non vi è alcuna evidenza di un "rimodellamento" della somatotopia S1 indotto da deficit dopo l'amputazione negli adulti; conservazione e riorganizzazione non si escludono a vicenda concettualmente, ma un'ampia "cattura" da parte delle labbra non è visibile nelle misurazioni longitudinali. È importante ampliare il campione e standardizzare i compiti:

• Ampliare gli intervalli N ed età, testare la velocità/limiti di conservazione della scheda per diverse cause di amputazione e livelli di controllo motorio preoperatorio.
• Aggiungere marcatori periferici oggettivi, tra cui l'elettromiografia del moncone e la neurostimolazione, per separare i contributi dei segnali discendenti e periferici.
• Ripensare i protocolli di rimappatura, passando dal modello "chi vince prende tutto" ad analisi longitudinali, multi-voxel e di classificazione che tengano conto esplicitamente del movimento fantasma.

In breve - i punti principali

• Stabilità anziché "presa": le mappe delle mani e delle labbra in S1/M1 negli adulti rimangono stabilmente posizionate fino a 5 anni dopo l'amputazione.
• Il fantasma non è immaginazione: i tentativi di muovere dita "fantasma" producono schemi statisticamente simili ai movimenti della mano preoperatori.
• Implicazioni: una solida base per le protesi BCI; riconsiderazione del concetto di plasticità indotta da deficit; nuovi obiettivi per la terapia del dolore fantasma.

Fonte: Schone HR et al. "Mappe stabili del corpo corticale prima e dopo l'amputazione del braccio", Nature Neuroscience, 21 agosto 2025 (breve comunicazione). DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-025-02037-7