總結。侏儒是神經病學和神經科學中最具代表性的影象之一。 它通常被視覺化為分布在大腦一部分的一系列不成比例的身體部位，它顯示了身體如何系統地對映到感覺和運動皮層，代表身體每個部位的腦組織比例。當我們發現大腦包含身體地圖時，它徹底改變了神經科學。 但現在是時候更新了。
這張照片不僅對神經外科實踐和基礎大腦研究產生了持久的影響，而且還進入了公眾的想象，在倫敦自然歷史博物館和其他地方展出的三維粘土模型中，乙個巨大的頭和超大的手附著在乙個小小的軀幹上。
這項開創性的工作使我們對大腦結構和功能的理解取得了重大進展，侏儒本身也徹底改變了醫學插圖的藝術。 然而，現代研究表明，侏儒比最初想象的要複雜得多，有些人認為這是不正確的，需要徹底修改。
homunculus 是加拿大神經外科醫生 Wilder Penfield（1891-1976 年）的心血結晶，他於 1934 年在麥吉爾大學共同創立了蒙特婁神經學研究所，並成為其第一任主任。 在那裡，他開發了一種突破性的技術，可以識別並通過手術切除導致癲癇發作的異常腦組織。 在他的職業生涯中，他和他的同事們使用這種方法建立了大腦皮層不同區域功能的早期詳細圖譜。
大多數癲癇患者對抗驚厥藥物反應良好，但對於那些沒有反應的人，以及那些頻繁、嚴重和使人衰弱的癲癇發作，腦部手術是最後的手段。 Penfield的技術使用電極對患者大腦表面進行電刺激; 在手術過程中，他們在手術台上保持完全清醒至關重要，以便患者可以描述刺激的效果。 這使得 Penfield 能夠切除或切除導致癲癇發作的組織，而不會損害與神經功能相關的鄰近組織，例如：
彭菲爾德首先麻醉患者的頭皮，開啟他們的頭骨，然後向患者暴露的大腦表面施加小電流。 由於患者保持完全清醒，Penfield不僅可以觀察由特定區域的刺激引起的運動，還可以詢問他們正在經歷的感覺和知覺。
對大腦頂部的刺激會引起臀部和軀幹的運動或感覺。彭菲爾德在20世紀30年代和40年代對1000多名患者進行了手術，從而全面繪製了大腦皮層每個區域的功能。 對某些區域的電刺激會喚起早已失去的記憶; 其他人會引發**或嗅覺幻覺，著名的是，一位患者報告說：我聞到吐司的味道！
然而，他最重要的發現是感覺皮層和運動皮層的組織結構。 感覺皮層和運動皮層是位於腦溝兩側的兩條狹窄的相鄰組織帶，是將額葉和頂葉分開的深裂，從大腦的頂部延伸到底部。
在這裡，裂縫前面的刺激會引起身體特定部位的小動作或肌肉抽搐，而裂縫後面的刺激會引起感覺。 重要的是，身體似乎以高度組織的方式對映這兩個區域，這樣，相鄰斑塊的刺激會引起身體另一側相鄰身體部位的運動或感覺。
因此，對大腦頂部的刺激會引起臀部和軀幹的運動或感覺，而向下推進的外表面的刺激首先引起肩膀、手臂、肘部、前臂的反應，然後是手腕。 最後，在兩個組織上都使用一大塊用於手，每個手指分別代表每個手指，另一塊大塊用於面部、舌頭和喉嚨。 至關重要的是，漸進式刺激引起的反應順序是不同的，儘管每個患者身體部位組織的精確大小和位置是不同的。
在每次手術中，Penfield都會在患者的大腦上貼上乙個小的編號貼紙，並記錄對該特定組織的電刺激的反應（見下圖）。
摘自 Wilder Penfield 和 Edwin Bordry 的 1937**。 美國神經學協會。
從膝蓋到右腳有刺痛感，沒有麻木感。 右腿完全麻木，不包括腳。 手腕麻木，下界，對。 右肩麻木。 手和前臂麻木，直至前臂頂部。 第五指或小指有刺痛感。 前三根手指刺痛。 所有 4 根手指都感到震驚和麻木，但拇指卻沒有。 拇指運動的感覺; 沒有可見的運動跡象。 和 85 相同。 舌頭右側麻木。 刺痛的感覺，這些發現，以視覺形式被稱為侏儒，首次出現在彭菲爾德與埃德溫·博爾德雷（Edwin Boldrey）合著的書中，《電刺激研究中人類大腦皮層的軀體運動和感覺表徵》（1937年）。 研究結果表明，運動和感覺皮層的組織方式使身體部位與腦組織的特定區域具有點對點的對應關係，而相鄰的身體部位由相鄰的組織塊表示。
這種組織被稱為軀體解剖學，它被廣泛認為是大腦結構和功能的基本原理。 此外，Penfield技術，後來被稱為蒙特婁手術，至今仍在使用。 例如，幾年前，小提琴家達格瑪·特納（Dagmar Turner）在神經外科手術中演奏了她的樂器，這樣做的團隊能夠在不損害運動皮層的情況下切除腦腫瘤。
一種叫做hermonculus的東西也值得討論。 這些掘金是 Penfield 從大約 400 名患者的術前評估中獲得的對映資料的綜合。 然而，雖然侏儒清楚地顯示出男性***的皮質代表，但女性的解剖部分顯然缺失。 其原因尚不清楚。 這可能是因為在彭菲爾德工作時，人們認為詢問或報告女性患者的某些感受是不合適的; 因為女性患者不好意思向男性報告***的感受。
因此，Penfield和他的同事假設女性***和乳房與男性***位於同一區域：靠近腳的代表，在皮層的內壁上，在分隔左右大腦半球的縱向裂縫深處。
我們需要進一步調查Hermunculus，並填充女性地圖的其餘部分。從那時到2011年，只有10項其他研究調查了女性解剖部位的體細胞組織。 這些研究提供了相互矛盾的結果，表明女性的其他位置：一些科學家將與女性解剖結構相關的感覺對映到皮層的內壁上，這與彭菲爾德的觀點一致，但其他人則將它們對映到大腦的尖端。 一些研究人員呼籲對Hermunculus進行進一步的、積極的調查，以解決這個問題，並填補女性地圖的其餘部分。 懷孕期間身體有什麼變化。
在 2022 年發表的最新研究中，柏林 Charit Universit Tsmedizin 的 Andrea Knop 和他的同事使用功能性磁共振成像 （FMRI） 掃瞄了 20 名女性的大腦，同時在下面的一次性內衣上放置了空氣控制的振動膜以刺激她們的大腦，結果顯示大腦中的表現與臀部和大腿相鄰。 結果為原始小丘的校正提供了獨立的確認。
大腦皮層的感覺帶和運動帶協同工作，控制和協調肢體運動。 感覺皮層包含處理觸覺和疼痛資訊的細胞，運動皮層包含通過向脊髓傳送訊號到啟用特定肌肉的次級細胞來執行運動的細胞。
但這兩個區域也包含與空間導航相關的神經元。 這些導航細胞稱為定位細胞，位於大腦深處的海馬體中。 它們最初是在 20 世紀 70 年代在小鼠身上進行的實驗中發現的，這表明只有當動物進入環境中的特定位置時，單個位置細胞才會被啟用。 從那時起，研究人員在海馬體內部和周圍發現了其他幾種導航細胞：頭部定向細胞和網格細胞，當動物向特定方向移動時，它們會放電。
兩隻猴子坐在由腦機介面控制的輪椅上，在乙個小房間裡尋找食物。這些細胞構成了大腦的全球定位系統，該系統協同工作以生成環境地圖，並幫助形成我們用來尋找周圍道路的空間記憶。 最近，兩組研究人員獨立表明，在大腦的感覺和運動區域發現了相同的空間導航系統。
在 2018 年發表的一項研究中，北卡羅來納州杜克大學的研究人員訓練了兩隻恆河猴，讓他們坐在輪椅上，在由腦機介面控制的小房間裡尋找食物，同時通過植入動物感覺和運動皮層的微電極陣列記錄數百個細胞的活動。 令人驚訝的是，他們發現這些細胞中的大量表現出與位置細胞相似的活動，只有當輪椅移動到特定位置時才會啟用。
中國新橋醫院的研究人員在 2021 年的一項研究中證實了這些發現，他們記錄了覓食大鼠的感覺皮層，並發現了具有位置、網格和頭部導向特性的神經元。
雖然出乎意料，但在感覺和運動皮層中發現導航細胞並不完全令人驚訝。 在海馬體中，它們的功能是生成地圖和輔助導航，而在海馬體中，它們可以編碼身體在周圍環境中的位置和方向。
在感覺和運動皮層中找到導航細胞使我們能夠擴充套件對大腦這些部分功能的思考。 對女性身體體細胞組織的研究表明，侏儒需要更新。 與此同時，聖路易斯華盛頓大學醫學院的乙個研究小組現在認為侏儒是完全錯誤的，需要徹底重新粉刷。
埃文·戈登（Evan Gordon）、尼科·多爾森（Nico Dorson）**及其同事著手複製彭菲爾德的發現，使用功能性磁共振成像掃瞄七名志願者的大腦，並在他們執行各種運動任務時為他們每個人生成高解像度的大腦圖譜。 然後，他們用來自三個大型公開資料集的資料驗證了他們的結果，包括從大約50,000人那裡收集的腦部掃瞄。
他們發現，腳、手和臉的運動與Penfield確定的運動皮層部分有關，但散布在這些離散區域之間的其他區域似乎根本沒有參與運動。 這些其他區域比與身體各個部位相關的側翼區域更薄，並且在大腦的兩個半球內部和之間相互連線，形成沿著運動區延伸的鏈。
他們認為，彭菲爾德的經典侏儒是錯誤的，或者至少是嚴重不完整的。進一步的研究表明，這些區域也與參與執行功能的大腦遠端區域密切相關，例如思考和計畫、視覺處理、觸覺處理、疼痛和身體內部訊號，當參與者想到移動時，這些訊號就會變得活躍。
研究人員提出，這些區域形成了乙個整合全身運動的網路，並通過喚醒、姿勢、呼吸和心臟功能的適當變化來**這些運動。
多森在接受採訪時說，如果你考慮大腦的真正作用，所有這些聯絡都是有意義的。 大腦用於在環境中成功表現，以便您可以在不傷害或殺死自己的情況下實現目標。 你移動你的身體是有原因的。 當然，運動區域必須與執行功能和控制基本身體過程（如血壓和疼痛）有關。
根據他們的研究結果，Gordon、Dotson**及其同事認為，Penfield的經典侏儒模型是錯誤的，或者至少是非常不完整的，需要從根本上修改，以包括他們發現的網路，他們將其命名為軀體認知行為網路（SCAN）。
彭菲爾德很聰明，他的觀點已經佔據了90年的主導地位，[但是]一旦我們開始研究，我們發現許多已發表的資料並不完全同意他的觀點，以及其他被忽視的解釋，“多森說。 除了我們自己的觀察之外，我們還收集了很多不同的資料，縮小了範圍並綜合了它們，並提出了一種關於身體和心靈如何聯絡的新思維方式。
這對使用侏儒引導手術刀的神經外科醫生意味著什麼？ 癲癇手術極具挑戰性，因為感覺帶或運動帶受損的風險很高。 一般來說，運動皮層產生的癲癇發作僅限於身體的某些部位，但可能會擴散到鄰近區域，而Gordon，Dothan**及其同事確定的非運動區域理論上可能會產生以異常方式擴散的癲癇發作。
安大略省西倫敦大學神經外科教授大衛·史蒂文（David Steven）告訴我，癲癇發作停留在這個區域而不擴散到鄰近運動區域的可能性似乎很低，我認為這是大多數病例的典型特徵[症狀]。 由於大腦區域是混合的，因此手術可能是高風險的，但面部區域除外，面部區域通常是安全的，因為大腦的兩側都有代表。
在實踐中，大腦中的小人仍然看起來很大。 Steven說，這仍然至關重要，並且與術前測試和術中決策非常相關。 它可能過於簡單化，但實際上，它仍然是必不可少的。
繪製更精細的地圖將使假肢能夠提供更逼真的感官反饋。在手術台之外，關於身體如何對映到運動皮層的知識在腦機介面的發展中發揮了重要作用，這些介面可以控制假肢並恢復癱瘓患者和截肢患者的功能。 這些裝置通常由植入運動皮層的微電極陣列組成，這些微電極讀取與計畫和執行運動相關的大腦活動，並將其轉換為可用於控制輪椅或機械臂的命令。
這些假肢的早期版本很笨重，但它們變得越來越複雜，一些較新的裝置可以同時刺激感覺皮層以提供感覺反饋。 除了恢復一些觸覺外，使用者還可以更好地控制裝置，還可以減少大多數截肢者感受到的幻肢疼痛。 毫無疑問，以更精細的方式對映感覺侏儒將使假肢能夠為使用者提供越來越逼真的感官反饋。
在不久的將來，這些知識，加上對不同型別觸控背後的大腦活動的更好理解，也可以用於開發下一代觸覺裝置，包括耳機，這些裝置可以精確地瞄準感覺皮層，用小的電或磁脈衝，在使用者身體的任何部位引起各種真實的感覺。
從未來的假肢到未來的遊戲，大腦中的小男人（和女人）可能才剛剛開始，即使我們仍然完全了解它們是如何工作的。
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