Ученые из Каролинского института раскрыли механизм, с помощью которого мозг отделяет наше тело от внешнего мира. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, как ритмическая активность мозга, известная как альфа-осцилляции, помогает нам ощущать свое тело как единое целое и отличать «свое» от «чужого».
Наше чувство, что рука принадлежит именно нам, кажется автоматическим, однако за этим стоит сложная и непрерывная работа мозга по оценке сенсорной информации. Разграничение того, что является частью нашего «я», а что нет – это фундаментальная задача, требующая точных нейронных процессов. Чтобы изучить этот механизм, исследователи провели серию экспериментов с участием 106 добровольцев, используя поведенческие тесты, электроэнцефалографию (ЭЭГ), стимуляцию мозга и компьютерное моделирование.
Центральным элементом исследования стала знаменитая «иллюзия резиновой руки». В ходе этого эксперимента перед участником кладут реалистичную резиновую руку, в то время как его настоящая рука скрыта от глаз. Когда экспериментатор одновременно касается обеих рук – настоящей и резиновой, – у человека возникает стойкое ощущение, что искусственная рука стала частью его собственного тела. Если же прикосновения не синхронны, иллюзия ослабевает или не возникает вовсе.
Результаты показали, что ключевую роль в этом процессе играет скорость альфа-волн в теменной доле коры головного мозга – области, ответственной за обработку сенсорной информации от тела. Выяснилось, что люди с более быстрыми альфа-ритмами лучше замечали малейшую рассинхронизацию между тем, что они видели, и тем, что ощущали. Их мозг обрабатывал зрительные и тактильные сигналы с большей временной точностью, что обеспечивало более четкое и надежное чувство телесной принадлежности.
У участников с более медленной частотой альфа-волн наблюдалась иная картина. Их мозг обладал более широким «окном временной интеграции», а это означает, что зрительные и тактильные сигналы с большей вероятностью воспринимались как одновременные, даже если между ними была небольшая задержка. Такая сниженная точность затрудняла разграничение ощущений, связанных с собственным телом, и внешних воздействий, ослабляя границу между собой и окружающей средой.
«Мы определили фундаментальный мозговой процесс, который формирует наше постоянное ощущение воплощенности в теле», – объясняет ведущий автор исследования Мариано Д’Анджело. – «Эти выводы могут дать новое понимание таких психических состояний, как шизофрения, при которых чувство собственного «я» нарушено».
Чтобы подтвердить, что именно частота альфа-волн напрямую влияет на восприятие, ученые использовали неинвазивную электрическую стимуляцию. Воздействуя на мозг, они могли незначительно увеличивать или уменьшать скорость альфа-ритмов участников. Это изменение напрямую влияло на то, насколько точно люди ощущали принадлежность искусственной руки и оценивали синхронность сигналов. Компьютерное моделирование дополнительно подтвердило, что альфа-частота регулирует точность, с которой мозг оценивает время поступления сенсорной информации.
«Наши результаты помогают понять, как мозг решает сложную задачу по объединению сигналов от разных органов чувств для создания целостного чувства себя», – заключает Хенрик Эрссон, профессор и старший автор исследования. – «Это может способствовать разработке более совершенных протезов и созданию более реалистичных виртуальных миров».
