Чарівний трюк допомагає вченим вивчити, як мозок сприймає тіло
Неврологи використовують ілюзію "дзеркальної коробки", класичний трюк, який використовують фокусники, щоб розкрити, як мозок обробляє кілька сенсорних входів, щоб сприймати наше тіло та навколишній світ.
Під час цього фокусу учасник кладе ліву руку на стіл перед світловідбиваючою поверхнею маленького дзеркала. Потім він кладе праву руку за дзеркало, приблизно за шість дюймів, там, де його не видно.
Потім його просять постукати двома руками по столу, дивлячись на своє відображення. За хвилину він відчує, ніби рука, яку він бачить, що відображається у дзеркалі, є його правою рукою - хоча прихована рука не рухалася.
Ця класична ілюзія дзеркальної коробки була використана в ряді досліджень неврології, в тому числі з ампутацією як можливе лікування для зменшення фантомних болів в кінцівках, де, як вважають, допомагає мозку повторно скласти карту та адаптуватися до відсутньої кінцівки.
Зараз нова версія ілюзії дзеркальної коробки, розроблена вченим з мозку Університетом штату Делавер (Уд.) Д-ром Джаредом Медіною та докторантом Юкі Лю, відсуває більше завісу щодо того, як мозок обробляє кілька сенсорних входів, щоб сприймати наше тіло і навколишній світ.
У цьому новому погляді на ілюзію учасники дослідження поклали руки в протилежні пози (одна рука долонею вгору, інша долонею вниз), створюючи конфлікт між зоровим та пропріоцептивним зворотним зв’язком для руки за дзеркалом.
Пропріоцепція - це ваше «шосте почуття», відчуття того, де знаходиться ваше тіло в просторі, яке походить від м’язів та суглобів. Це відчуття дозволяє вам впевнено торкатися носа навіть із закритими очима.
Після синхронного відкриття та закриття двох рук учасники дослідження раптом відчули, що рука за дзеркалом обертається або повністю перевертається, щоб відповідати відображенню руки.
"Раптом під час наших експериментів ви почуєте легкий сміх від несподіванки, коли люди відчують це акуратне відчуття, ніби їхня рука перевернута, хоча вона і не рухалася", - сказала Медіна.
На ефективність ілюзії впливала сприймана складність переміщення прихованої руки в положення руки, побачене в дзеркалі. Менше ілюзій виникало для більш складних обертань, що вимагали більшої напруги.
Такі біомеханічні дані, зазначає Медіна, кодуються у схемі тіла, представляючи положення вашого тіла в просторі, що враховує зворотний зв'язок з вашими почуттями, а також збережену інформацію від м'язів і суглобів про те, що ваше тіло може, а що не може робити .
За словами Медіни, мозок здійснює "оптимальну інтеграцію" вхідної сенсорної інформації, а потім розбирає, що є найбільш надійним почуттям.
«Бачення справді точне, - сказала Медіна, - але пропріоцепція є більш галасливою. Отже, якщо між цими почуттями існує конфлікт, і зір говорить вам, що ваша рука там прямо, але пропріоцепція каже, що ні, ваш мозок оптимально розраховує ".
“Бачення, оскільки воно є більш точним, зазвичай править. Однак у нашому дослідженні мозок також розглядає додаткову інформацію - біомеханічні обмеження зі схеми тіла - для вирішення цього конфлікту між почуттями ".
Зараз дослідницька група використовує функціональну магнітно-резонансну томографію (fMRI) в Центрі біомедичних та мозкових досліджень UD для подальшого вивчення того, як мозок обчислює та інтегрує велику кількість вхідних даних, які він отримує від усіх органів чуття.
ФМРТ може виявити, які ділянки мозку працюють під час виконання завдання. Краще розуміння цих мозкових процесів може допомогти дослідникам розробити більш досконалі методи лікування пацієнтів з травмами мозку, такими як інсульти, хронічний біль та інші розлади, а також розвинути штучні кінцівки, які відчувають себе частиною тіла.
“Як ти втілюєш штучну кінцівку? Він повинен поважати закони тіла, якого ти пізнав усе своє життя », - сказала Медіна.
“Дуже важливо з’ясувати, як мозок вирішує проблему мультисенсорної інформації, і як це пов’язано з втіленням і нашим почуттям самості. Ці круті фокуси та ілюзії - шлях до розуміння того, як працює розум ».
Дослідження з’являється в журналі Наукові звіти.
Джерело: Університет штату Делавер
