Ученые выяснили, как мозговые волны формируют наше самосознание

Фото из открытых источников

Новое исследование Каролинского института, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, как ритмичные мозговые волны, известные как альфа-ритмы, помогают нам различать собственное тело и внешний мир. Полученные результаты дают новое понимание того, как мозг интегрирует сенсорные сигналы для создания целостного ощущения собственного тела.

Что заставляет вас чувствовать, что ваша рука принадлежит вам? Это может показаться очевидным, но способность мозга отличать «я» от «чужого» — сложный процесс.

Используя сочетание поведенческих экспериментов, регистрации активности мозга (ЭЭГ), стимуляции мозга и компьютерного моделирования с участием 106 человек, исследователи из Каролинского института изучили, как мозг объединяет визуальные и тактильные сигналы для создания ощущения принадлежности части тела себе — феномен, известный как чувство принадлежности тела. Их эксперименты показали, что частота альфа-волн в теменной коре, области мозга, обрабатывающей сенсорную информацию от тела, определяет, насколько точно мы воспринимаем свое тело как свое собственное.

«Мы выявили фундаментальный мозговой процесс, который формирует наше непрерывное ощущение телесности», — объясняет ведущий автор исследования Мариано Д'Анджело из Каролинского института. «Полученные результаты могут дать новое понимание таких психических расстройств, как шизофрения, при которой нарушается чувство собственного "я"».

Участники эксперимента использовали иллюзию резиновой руки — классический метод изучения ощущения принадлежности тела. Когда прикосновения к видимой резиновой руке и к скрытой настоящей руке участника синхронизировались, многие сообщали, что чувствовали, будто резиновая рука является частью их тела. Но когда синхронизация нарушалась, это ощущение исчезало.

Исследование показало, что люди с более высокой альфа-частотой были более чувствительны к разнице во времени между видимыми и ощущаемыми прикосновениями. Они отмечали меньшие временные различия, как если бы их мозг работал с более высоким временным разрешением, что приводило к более точному ощущению принадлежности тела.

Напротив, более низкие альфа-частоты были связаны с более широким «временным окном связи», в результате чего мозг обрабатывал более асинхронные визуальные и тактильные сигналы так, как если бы они возникали одновременно. Эта сниженная временная точность затрудняла отделение ощущений, связанных с собственным «я», от внешних, ослабляя различие между телом и окружающим миром.

Чтобы проверить, вызывает ли частота альфа-ритма непосредственно эти перцептивные эффекты, исследователи использовали неинвазивную электрическую стимуляцию мозга, чтобы немного ускорить или замедлить альфа-волны участников. Результаты показали, что такая регулировка частоты альфа-ритма также изменяла точность восприятия людьми принадлежности тела и точность одновременного восприятия визуальных и тактильных стимулов. Вычислительные модели показали, что частота альфа-ритма влияет на точность оценки мозгом времени сенсорных сигналов, то есть эти мозговые волны регулируют временную точность восприятия и тем самым помогают формировать наше ощущение собственного тела.

«Наши результаты помогают объяснить, как мозг решает задачу интеграции сигналов от тела для создания целостного ощущения себя», — говорит соавтор исследования профессор Хенрик Эрссон из Каролинского института. «Это может способствовать разработке более совершенных протезов конечностей и более реалистичных виртуальных впечатлений».