Kortikal (kortikal) homunculus [1] (lat. homunculus - liten människa) är en förvrängd representation av människokroppen, baserad på den neurala kartan över de områden i den mänskliga hjärnan som är ansvariga för den motoriska eller sensoriska funktionen hos olika delar av kroppen.
Den kortikala homunculus eller "human cortex" illustrerar konceptet med representationen av en falsk (förvrängd) kropp av den mänskliga hjärnan. Nervfibrerna som bär somatosensorisk information från hela kroppen slutar i olika områden av parietalloben i hjärnbarken och bildar en representativ karta över kroppen.
Det finns två typer av kortikala homunculi: motorisk homunculus och sensorisk homunculus.
Motor homunculus är en karta över de områden i hjärnan som är ansvariga för att reglera rörelsen. Den primära motoriska cortexen är belägen i den mittre bakre delen av den precentrala gyrusen intill den centrala sulcusen . [2]
Den somatosensoriska homunculus är en karta över de områden i hjärnan som är dedikerade till att bearbeta sensorisk information från sinnena. Den primära somatosensoriska cortexen är belägen i den postcentrala gyrusen och bearbetar signaler som kommer från thalamus . [2]
Talamus får lämpliga signaler från hjärnstammen och ryggmärgen .
Längs huvudmotorns och sensoriska cortexens hela längd finns det områden på ett ordnat sätt som är specialiserade på olika delar av kroppen. Tårna är representerade på toppen av hjärnhalvan (eller mer exakt i den "övre änden" när hjärnbarken kröker sig inåt och sjunker upptill), och sedan när man rör sig nerför hemisfären blir allt högre delar av kroppen representerade. När du rör dig längre ner i cortex, placeras de olika områdena i ansiktet i ordning uppifrån och ner, snarare än från botten till toppen som resten av kroppen. Homunculus delas av motoriska och sensoriska representationer för vänster sida av kroppen på höger sida av hjärnan och vice versa. [3]
Mängden hjärnbark som allokeras till något område av kroppen är inte proportionell mot ytan eller volymen av det området, utan snarare mot hur rikt innerverat (känsligt) området är. Områden av kroppen med mer komplexa och/eller fler sensoriska eller motoriska kopplingar representeras som större i homunculus, medan områden med mindre komplexa och/eller mindre talrika kopplingar representeras som de minsta. Resultatet är en bild av en förvrängd människokropp med oproportionerligt stora händer, läppar och ansikte (standardvy).
Homunculus kan också ha ett annat utseende, vilket beror på känsligheten för var och en av zonerna. Således har homunculus för var och en av människorna sina egna unika egenskaper som kan ses genom att utföra ett experiment hemma. [fyra]I sensoriska homunculus, under områdena som ansvarar för uppfattningen av tänder, tandkött, käke, tunga och svalg, finns ett område för intraabdominala förnimmelser. De sensoriska neurala nätverken för könsorganen ansågs traditionellt vara belägna i den översta änden av den primära sensoriska cortexen, utanför tåregionen. Nyare forskning har dock visat att för könsorganen kan det finnas två olika områden i hjärnbarken, möjligen olika, ett associerat med erogen stimulering och det andra med icke-erogen stimulering. [5] [6] [7]
Dr Wilder Penfield och hans medforskare Edwin Baldry och Theodor Rasmussen är krediterade som skaparna av sensoriska och motoriska homunculi. De var inte de första forskarna som försökte objektivera den mänskliga hjärnans funktion med hjälp av en homunculus. [7] De var dock de första som särskiljde mellan sensoriska och motoriska funktioner och kartlade dem separat i hjärnan, vilket resulterade i två olika homunculi. Dessutom har deras teckningar, och sedan teckningarna som härrör från dem, blivit de kanske mest kända konceptkartorna inom modern neurovetenskap. [7]
Penfield tänkte först på sina homunculi som ett tankeexperiment och gick så långt som att föreställa sig en föreställningsvärld där homunculi levde, som han kallade "om". Han och hans kollegor fortsatte att experimentera med elektrisk stimulering av olika hjärnregioner hos patienter som genomgick öppen hjärnkirurgi för att bekämpa epilepsi, och kunde därmed skapa topografiska kartor över hjärnan och deras motsvarande homunculi. [7] [8]
Nyare forskning har visat att denna förståelse av somatotopisk struktur förbättrats genom tekniker som funktionell magnetisk resonanstomografi ( fMRI ). [9]
Penfield kallade sina skapelser "groteska varelser" på grund av deras udda proportioner. Till exempel slutar de sensoriska nerverna som kommer från händerna i stora delar av hjärnan, vilket gör att homunculus händer blir motsvarande stora. Däremot täcker nerverna som kommer från bålen eller benen ett mycket mindre område, så bålen och benen på en homunculus ser förhållandevis små och svaga ut.
Penfields homunculi avbildas vanligtvis som tvådimensionella diagram. Detta är en alltför förenkling eftersom den inte helt kan visa den datauppsättning som samlats in av Penfield från patienter som genomgår hjärnkirurgi. Istället för en skarp avgränsning mellan olika delar av kroppen som visas på ritningarna finns det i själva verket en betydande överlappning mellan angränsande områden. Förenklingen förutsätter att lesioner i den motoriska cortex orsakar vissa störningar i vissa muskler. Detta är dock missvisande, eftersom lesionerna orsakar underskott i synergistiska muskelgrupper. Detta fynd tyder på att den motoriska cortexen fungerar i termer av övergripande rörelser som koordinerade grupper av individuella rörelser.
Sensorimotoriska homunculi kan också representeras som 3D-figurer (som den sensoriska homunculus skapad av Sharon Price-James från olika vinklar nedan), vilket kan göra det lättare för icke-experter att förstå sambandet mellan motoriska eller sensoriska innervationsnivåer i olika kroppsregioner . Dessa 3D-modeller visar dock inte vilka delar av hjärnan som är kopplade till vilka delar av kroppen.
I en nyligen publicerad artikel publicerad i den peer-reviewed tidskriften Leonardo med titeln "The Missing Female Homunculus", Haven Wright och Preston Ferder, återbesöker författarna historien om Homunculus, kastar ljus över aktuell forskning inom neurovetenskapen om den kvinnliga hjärnan och avslöjar vad de tror är den första skulpturen av en kvinnlig homunculus av konstnären och första författaren Haven Wright, baserad på aktuell forskning. [tio]
Moderna studier har utförts med modernare utrustning och teknik. Denna toppmoderna studie använde DC-pulser som applicerades mellan bipolära elektroder, spårade de stimulerade punkterna med ett toppmodernt neuronavigationssystem och konverterade de spårade platserna till standardkoordinater från Montreal Neurological Institute. Prof. Roux och hans kollegor fann således att sekvensen av diskreta individuella zoner som representerar axeln, sedan armbågen, sedan handleden och sedan armen inte observerades. Istället visar uppgifterna vad författarna refererar till som "relativ somatotopi"; nämligen en gradvis progression där axelrörelser presenteras medialt och armrörelser lateralt längs den centrala sulcus, som var och en överlappar signifikant med bilder av armbågs- och handledsrörelser däremellan. [elva]
I både representationen av den övre extremiteten och representationen av huvudet visar aktuella data en gradvis somatotop progression med överlappning av olika delar av kroppen, snarare än en sekvens av distinkta, väl avgränsade zoner. [elva]