S. W. Mitchell amerikai orvos figyelt fel először a Gettysburgnél megsérült katonák között terjedő fantomjárványra. Az amerikai polgárháborúban megsebesült katonák karja, lába gyakran elüszkösödött, és antibiotikum híján az egyedüli megoldás az életük megmentésére az amputáció volt. Ám ezek után a katonák arról számoltak be, hogy levágott végtagjaik visszatérnek, kísértik őket. Ezért nevezte el elsőként Mitchell „érzékelési szellemeknek” a fantomvégtagokat. Fantomfájdalomnak nevezzük azt, amikor egy személy valamely testrészét elveszíti vagy amputálni kell, és az operáció után a személy még mindig érzi, hogy ott van a lába, a karja vagy akár a füle. Továbbá nemcsak, hogy még érzi a testrészét, de az esetek 95 százalékánál előfordul, hogy krónikus fantomfájdalmat éreznek az adott végtagban, s ez gyakran az életük végéig elkíséri őket. A fájdalom tudományos szakirodalmában találhatunk eseteket nőkről, akiknek menstruációs fájdalmak léptek fel, annak ellenére, hogy méhüket operációs úton eltávolították, mások gyomorfekély fájdalomra panaszkodtak, miután a fekélyt már eltávolították és az oda futó idegeket is átvágták. A „normális” fájdalom védelmi funkcióval rendelkezik. Sérülésre vagy betegségre hívja fel a figyelmet, amivel a testnek foglalkoznia kell. Előfordul azonban, hogy a sérülés a fájdalomrendszer idegeiben is kavarodást, úgynevezett neuropátiás fájdalmat okoz, melynek külső okai nincsenek. Fájdalomtérképeinkben megállás nélkül folyik a fájdalomjelzések továbbítása, annak ellenére, hogy ezek hamis riasztások.

V. S. Ramachandran indiai származású orvos és neurológus nevéhez fűződik az a kísérlet, melynél autóbalesetben karját elvesztett férfit vizsgáltak. Az úr arról számolt be, hogy fantomvégtagja ugyanúgy viselkedik, mint valódi karja, kinyúl, hogy megtámassza magát, ha elesne, megsimogatná családtagjait, de nem tudja, s a legrosszabb: viszketést érez, amit képtelen megvakarni. Ramachandrannak volt egy elmélete arról, hogy a fantomfájdalmak jelenségét mi okozhatja. Bekötötte a kísérleti alany szemét, és fültisztító pálcikával megérintette az arcának egyes területeit. A vizsgálati személy válaszából kiderült, hogy az arcán érezte a pálcika nyomását, de ugyanakkor a fantomkarjában is! Amikor a pálcika a szájánál járt, nyomást érzett a fantom mutatóujjában is. Ha a kutató vizet csepegtetett az arcára, a cseppet a fantomkezén is érezte végiggördülni. Így a vizsgálati személy meg tudta keresni azt a pontot az arcán, melynek megvakarásával enyhíteni tudta a viszketést fantomkarjában. És hogy hogyan történhetett mindez? A válasz erre a neuroplaszticitásban keresendő.

Ramachandran ismerte azt a kísérletet, melyet Tim Pons és Edward Taub végzett Silver Springben, majmokon. Ezeknél a majmoknál az összes olyan érzőideget elvágták, melyek a karból az agyba futottak. Ennek eredményeképp a majmok nem éreztek sem kellemes, sem fájdalmas érzéseket, s mikor az agyukat vizsgálták, azt találták, hogy a kar érző agyi térképe az arcból érkező bemenetek feldolgozására állt át. Ez azért történhetett meg, mert a kar és az arc agyi térképe egymás mellett helyezkedik el. A testrészek agyi térképének felfedezése Wilder Penfield nevéhez fűződik. Így mutatkozik meg az agy csodálatos tulajdonsága, önmagának újraszervezése. Ahelyett, hogy ezeknél a majmoknál a kar érző agyi térképe elsorvadt volna, átállt arra, hogy az arcból érkező információkat fogadja és dolgozza fel. Ezt támasztja alá Ramachandran kísérlete is: az amputált karból az érzőidegek már nem továbbítottak információt az agy felé, ezért ezt a területet az agyban a mellette lévő terület, az arc agyi térképe kezdte el használni. A pálcikás kísérlet után mágneses enkefalográfiás vizsgálatot is végeztek az amputált karú páciensen, mely kimutatta, hogy az eltávolított kar agyi térképe az arcból érkező érző ingerületek továbbítására állt át. A kéz és az arc térképe összemosódott. Miután Ramachandran nyilvánossá tette felfedezéseit, többen keresték meg, hogy megosszák történeteiket. Egyes emberek, akik lábukat veszítették el, arról számoltak be, hogy szexuális együttlét során az örömérzetet fantomlábukban is érezték. Idegtudományi szempontból és a Penfield-féle agytérképet ismerve, ez is érthetővé válik, mivel a térképen a láb és genitáliák területe egymás mellett helyezkedik el. A neuroplaszticitásnak köszönhetően pedig, ha a két térkép közül az egyik nincs használatban, akkor „átadhatja a helyét” a másik területnek. Itt is a „használd, vagy elveszíted” elv érvényesül.

A fantomfájdalmak és fantomvégtagok kiszámíthatatlanságának egyik oka, hogy az agyi térképek dinamikusak. M. Merzenich professzor kimutatta, hogy az arc térképe „normális” esetben is változik az agyban. Ramachandran azt gondolja, hogy a fantomfájdalom megjelenésének egyik oka abban keresendő, hogy az operációt követően az eltávolított testrész agyi térképe összezsugorodik, szervezetlenné válik, és rendellenesen működik.

Sok amputált személy számol be arról, hogy fantomvégtagjuk bénult, mozgathatatlanul csüng testük mellett. Mások arra tértek ki, hogy a végtag elvesztése közben érzett fájdalom rögződött a fantomvégtagban. Erről főképp katonák számoltak be, akiknek gránát robbant fel a kezükben, s náluk olyan fantomfájdalom alakult ki, mely újra és újra a robbanáskor érzett gyötrelmes fájdalmat idézi fel. Ramachandranban felmerült a kérdés, hogy elfelejthető-e a fantombénulás vagy a fantomfájdalom. Ennek kiderítésére találta fel a tükördobozt, melynek célja, hogy becsapja a páciens agyát. A tükördoboz egy nagyjából tortásdoboz méretű tárgy, melynek teteje nincsen, és belül egy tükör függőlegesen osztja két egyenlő részre. Az elülső oldala felől két lyuk teszi lehetővé, hogy a személy a kezét beletegye. Ha a vizsgálati személynek a bal kezét amputálták, akkor a jobb kezét kell beletennie a doboz jobb oldalába, majd arra kérik, hogy képzelje el, hogy a bal kezét a bal rekeszbe helyezi. A tükör mindig az ép kéz felé néz. Mivel a doboz tetejét eltávolították, ezért a vizsgálati személynek lehetővé válik, hogy kissé megdőlve lássa ép kezének tükörképét. Ahogy mozgatja az ép kezét, az az illúziója támadhat, hogy az amputált kezét mozgatja. Ramachandran kísérleti alanyokat keresett, akik bizonyíthatták vagy cáfolhatták a tükördoboz hatékonyságát. Az egyik vizsgálati személynek motorbaleset következtében a bal karjából az összes, gerincvelőbe futó idege elszakadt, s ezek következtében amputálni kellett a bal karját. Az amputáció után rettenetes fantomfájdalmak léptek fel a könyökében, s úgy érezte, ha meg tudná mozdítani bénult fantomvégtagját, akkor azzal enyhíthetné szenvedését. Ez a gondolat annyira depresszióba ejtette, hogy már az öngyilkosságon gondolkozott. Mikor beletette ép kezét a tükördobozba, látta, ahogy fantomkeze megmozdul, s mi több, érezte is. Örömében alig tudott szóhoz jutni. De a fájdalom abban a pillanatban visszatért, amint levette a szemét a tükörképéről. A kutató tanácsára a vizsgálati személy hazavitte a tükördobozt, és napi 10 percet kellett gyakorolnia vele. Négy hét után történt meg az a változás, hogy a fantomkar véglegesen mozgathatóvá vált, valamint a fantomkönyök fájdalma is eltűnt, akkor is, amikor nem használta a vizsgálati személy a dobozt. Ramachandran ezek után több vizsgálati alanynál kipróbálta a dobozt, akiknek körülbelül fele jelezte, hogy eltűnt a fájdalom. Ramachandran lett az első orvos, aki sikeresen „amputált” egy fantomvégtagot.

Ezek után a felfedezések után a sebészetben is új technológiák, eljárások alakultak ki. Észrevették például, hogy ha az amputálás előtt érzéstelenítőt vagy fájdalomcsillapítót kap a páciens, akkor a műtét után fellépő fantomfájdalmak minimális mértékűre csökkenthetők.

A fantomfájdalom kezelése és gyógyítása kihívást jelent az orvostudomány számára, de láthatjuk, hogy történnek előrelépések a cél elérése érdekében, a kreatív megoldási stratégiák inspirálóan hatnak más tudományterületekre is, ami a gyógyító szakmák fejlődéséhez járul hozzá.