Ритм вашего мозга, который проводит черту между вами и окружающим миром
Ваше ощущение принадлежности собственного тела может зависеть от ритма мозговых волн.
Новое исследование Каролинского института, опубликованное сегодня (12 января) в журнале Nature Communications, показывает, как ритмичная активность мозга, называемая альфа-колебаниями, помогает мозгу различать тело и внешний мир. Исследование проливает свет на то, как мозг объединяет информацию от разных органов чувств, чтобы сформировать устойчивое чувство телесной идентичности.
На первый взгляд, распознавание собственной руки может показаться легким делом. В действительности же мозгу постоянно приходится решать сложную головоломку, чтобы определить, что принадлежит самому себе, а что нет.
Как мозг формирует чувство принадлежности тела
Для изучения этого процесса исследователи из Каролинского института объединили поведенческие эксперименты, запись активности мозга (ЭЭГ), стимуляцию мозга и компьютерное моделирование. В исследовании приняли участие 106 человек, и оно было сосредоточено на том, как мозг объединяет визуальную и тактильную информацию, чтобы создать ощущение принадлежности части тела себе, известное как чувство принадлежности тела.
Результаты показали, что скорость альфа-волн в теменной коре играет ключевую роль. Эта область мозга обрабатывает сенсорную информацию от тела. Частота этих альфа-волн определяла, насколько точно люди воспринимали собственное тело как своё собственное.
«Мы выявили фундаментальный мозговой процесс, который формирует наше непрерывное ощущение телесности», — объясняет ведущий автор Мариано Д’Анджело, исследователь из Департамента нейронаук Каролинского института. «Полученные результаты могут дать новое понимание психических расстройств, таких как шизофрения, при которой нарушается чувство собственного «я»».
Что показывает иллюзия резиновой руки
Участники приняли участие в иллюзии резиновой руки, известном эксперименте, используемом для изучения ощущения принадлежности тела. Во время выполнения задания искусственная рука помещалась на видное место, в то время как настоящая рука участника была скрыта. Когда обе руки касались одновременно, многие участники начинали чувствовать, что резиновая рука является частью их собственного тела. Когда время между касаниями не совпадало, это ощущение ослабевало или исчезало.
Исследователи обнаружили, что люди с более быстрыми альфа-ритмами замечали даже очень небольшие временные различия между тем, что они видели, и тем, что они чувствовали. Их мозг, по-видимому, обрабатывал сенсорную информацию с большей точностью по времени, что приводило к более сильному и точному ощущению принадлежности тела.
Когда точность синхронизации мозга снижается
Напротив, участники с более медленными альфа-ритмами демонстрировали более широкое временное окно синхронизации. Это означало, что их мозг с большей вероятностью воспринимал визуальные и тактильные сигналы как происходящие одновременно, даже когда они были немного рассинхронизированы. В результате граница между ощущениями, связанными с собственным «я», и внешними стимулами становилась менее четкой.
Это снижение точности синхронизации затрудняло четкое отделение тела от окружающего мира, ослабляя ощущение телесного «я».
Последствия для протезирования и виртуальной реальности
Чтобы проверить, вызывает ли частота альфа-волн непосредственно эти эффекты, исследователи использовали неинвазивную электрическую стимуляцию мозга, чтобы мягко ускорить или замедлить альфа-ритмы участников. Изменение частоты изменяло точность восприятия участниками принадлежности тела и точность оценки того, происходят ли визуальные и тактильные сигналы одновременно.
Компьютерные модели подтвердили эти результаты, показав, что альфа-ритмы влияют на точность оценки мозгом времени поступления сенсорной информации. Таким образом, эти мозговые волны помогают регулировать восприятие и формировать ощущение собственного тела.
«Наши результаты помогают объяснить, как мозг решает задачу интеграции сигналов от тела для создания целостного ощущения себя», — говорит Хенрик Эрссон, профессор кафедры нейронаук Каролинского института и старший автор исследования. «Это может способствовать разработке более совершенных протезов и более реалистичных виртуальных реальностей».
