Cuando un miembro es amputado, los pacientes continúan sintiendo vívidamente la presencia de su miembro perdido como un "miembro fantasma". Al comienzo de los años 90, Ramachandran comenzó a utilizar este fenómeno como una sonda para explorar la plasticidad neurológica en el cerebro humano adulto. Ramachandran sugirió que los miembros fantasma podrían ser debidos a cambios en el cerebro más que a cambios en los nervios periféricos. Ramachandran demostró que cuando un brazo es amputado, el área cortical liberado que correspondía al brazo perdido es "invadido" por neuronas que responden a la estimulación en la cara que normalmente sólo se activarían en la región de la cara en el homúnculo cortical. Las señales de la cara se activarían entonces en el área de la mano original del córtex y los centros cerebrales superiores interpretarían esta activación como proveniente de la mano fantasma. Los resultados prueban que el cerebro es altamente plástico y moldeable.
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