Международная группа ученых из Швеции и Франции достигла существенного прогресса в исследовании того, как мозг формирует представление о границах тела. В рамках серии экспериментов им удалось установить, что определенный тип мозговых волн играет ключевую роль в формировании чувства телесной принадлежности – базового ощущения, определяющего, что относится к «я». Полученные данные позволяют лучше понять процессы, лежащие в основе самоидентификации, и могут быть полезны для изучения различных психических заболеваний.
В опубликованном в журнале Nature Communications исследовании приняли участие 106 добровольцев. Для проведения работы ученые обратились к известному психологическому феномену – иллюзии резиновой руки. Этот метод основан на том, что собственная рука испытуемого не видна, а заменяется реалистичным муляжом. При одновременном касании как настоящей, так и резиновой руки, у большинства людей формируется устойчивое убеждение, что искусственная конечность принадлежит им.
В ходе первого этапа исследования робототехнические устройства контактировали с пальцами настоящей и резиновой руки, причем синхронно или с задержкой, достигавшей 500 миллисекунд. Согласно прогнозам, ощущение принадлежности искусственной руки было более выраженным при одновременном касании и снижалось с увеличением интервала между тактильным восприятием и визуальным сигналом.
Во второй фазе исследований, когда активность мозга участников фиксировалась посредством электроэнцефалографии (ЭЭГ), были получены значимые данные. Результаты анализа выявили, что формирование ощущения телесной принадлежности связано с частотой альфа-ритмов в теменной коре головного мозга. Эта область мозга отвечает за построение внутренней модели тела, обработку тактильных ощущений и формирование самовосприятия. Установлено, что участники, демонстрирующие более высокую частоту альфа-волн, с большей точностью определяли даже незначительные задержки между прикосновениями и лучше различали предметы, принадлежащие им, от посторонних. Участники же с более низкой частотой альфа-ритмов чаще идентифицировали резиновую руку как свою собственную, даже при отсутствии синхронности ощущений.
Для установления причинно-следственной связи в третьем эксперименте ученые непосредственно воздействовали на мозговые ритмы. С использованием метода транскраниальной стимуляции переменным током, не требующего хирургического вмешательства, они намеренно изменяли скорость альфа-ритмов в теменной коре испытуемых, увеличивая или уменьшая ее. Полученные данные подтвердили выдвинутую гипотезу: увеличение частоты ритма улучшало способность определять контуры тела, повышая восприимчивость к несоответствиям в поступающей информации. Снижение же скорости, наоборот, приводило к «размытию» этих границ, облегчая включение внешнего объекта в представление о собственном теле.
По словам ведущего автора работы, нейробиолога из Каролинского института Мариано Д’Анджело, ученым удалось выявить базовый мозговой процесс, лежащий в основе нашего ощущения телесности. Хенрик Эрссон, один из соавторов исследования, отметил, что полученные данные позволяют лучше понять, как мозг справляется с непростой задачей объединения сигналов, поступающих от тела, для формирования целостного представления о себе.
Полученные результаты представляют значительный практический интерес. Они способны открыть путь к инновационным методам диагностики и терапии психических расстройств, например, шизофрении, которая проявляется в искажении самовосприятия, или фантомных болевых ощущений у людей, перенесших ампутацию. Также, эти сведения могут послужить основой для разработки улучшенных протезов, более органично взаимодействующих с мозгом, и для совершенствования технологий виртуальной реальности.