Согласно исследованиям нейробиологов, ощущение физического «я» формируется за счет электрических ритмов в теменной коре, выполняющих функцию, схожую с тактовой частотой в процессоре. Изменяя эти колебания, ученым удалось влиять на способность людей различать свою руку и резиновый протез.
Для того чтобы мозг идентифицировал прикосновение как исходящее от «своей» руки, необходимо решить непростую задачу: согласовать зрительные ощущения с тактильными. Если зрение и осязание регистрируют прикосновение одновременно, мозг интерпретирует это как действие собственной руки. Однако, поскольку нервные импульсы распространяются с различной скоростью, у мозга существует определенный временной промежуток, в пределах которого он воспринимает события как одновременные.
Долгое время исследователи высказывали предположения о том, что восприятие информации не является непрерывным процессом, а состоит из отдельных, прерывистых «кадров», продолжительность которых определяется альфа-ритмами головного мозга. Тем не менее, оставался неясным вопрос о том, оказывает ли данная «кадровая частота» воздействие на фундаментальное самосознание – на осознание границ между собственным телом и окружающим миром.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, для демонстрации эффекта применяли известную методику «иллюзии резиновой руки», внедрив в нее элементы автоматизации для повышения точности. Роботизированные манипуляторы наносили последовательные удары по скрытой руке испытуемого и по видимому резиновому протезу. Исследователи регулировали интервалы между ударами с миллисекундной точностью, определяя момент, когда человек начинал воспринимать резиновый протез как часть своего тела.
После этапа наблюдений ученые перешли к фазе воздействия. Для этого к головам участников исследования были подключены электроды, и с их помощью с помощью транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) стали воздействовать на мозговую активность, задавая определенный ритм. Альфа-ритмы теменной коры у одной группы добровольцев искусственно снижали до восьми герц, у другой — повышали до 13 герц.
Проведенное исследование подтвердило, что альфа-ритм функционирует подобно «затвору камеры», разделяя восприятие реальности на отдельные фрагменты. Участники, у которых частота мозговых волн была увеличена до 13 герц, проявляли повышенную чувствительность: их восприятие времени сжалось, и они были невосприимчивы к иллюзиям даже при незначительных задержках. И наоборот, снижение ритма до восьми герц привело к увеличению длительности воспринимаемых фрагментов. В один такой отрезок времени могли попадать несогласованные события, что вызывало ошибочную интеграцию в мозге. В итоге люди ощущали, будто их трогают, даже когда удары, наносимые роботами, достигали их с заметной задержкой.
Ощущение собственной телесности представляет собой изменчивый процесс, который зависит от математических закономерностей в работе нейронов. Данное открытие проливает свет на причины возникновения галлюцинаций при шизофрении (характеризующейся зачастую замедленным альфа-ритмом) и может привести к разработке технологий, облегчающих адаптацию мозга к протезам или виртуальным аватарам.