Ученые изменили альфа-волны мозга человека, чтобы управлять его восприятием своего тела

Чтобы человек чувствовал руку «своей», мозг должен решить сложную задачу: объединить то, что видят глаза, с тем, что чувствует кожа. Если вы видите касание и чувствуете его одновременно — это ваша рука. Но поскольку сигналы идут по нервам с разной скоростью, у мозга есть «допустимый интервал» (временное окно), внутри которого он считает события одновременными.

Ученые давно предполагали, что восприятие работает не сплошным потоком, а дискретными «кадрами», длина которых зависит от альфа-ритмов мозга. Однако было неизвестно, влияет ли эта «кадровая частота» на базовое самосознание — понимание того, где заканчивается тело и начинается внешний мир.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, использовали классическую «иллюзию резиновой руки», автоматизировав ее для точности. Роботизированные манипуляторы наносили ритмичные удары по скрытой настоящей руке участника и по лежащему на виду резиновому протезу. Ученые меняли задержку между ударами с точностью до миллисекунд, фиксируя момент, когда человек переставал считать резиновую руку своей.

Затем исследователи перешли от наблюдения к управлению. Они прикрепили к головам добровольцев электроды и с помощью транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) начали диктовать мозгу ритм работы. Одной группе искусственно замедляли альфа-ритмы теменной коры до восьми герц, другой — ускоряли до 13 герц.

Эксперимент показал, что альфа-ритм действительно работает как «затвор камеры», нарезающий реальность на кадры. Участники, которым «разогнали» мозг до 13 герц, стали сверхчувствительными: их временное окно сузилось, и они перестали поддаваться иллюзии при малейшей задержке ударов. Напротив, замедление ритма до восьми герц привело к тому, что «кадры» восприятия стали длиннее. В один такой кадр попадали даже рассогласованные события, и мозг ошибочно объединял их. В результате люди начинали чувствовать резиновую руку своей, даже когда роботы били по ней с заметным отставанием.

Чувство телесной принадлежности оказалось динамическим процессом, основанным на математике нейронных колебаний. Это открытие объясняет природу галлюцинаций при шизофрении (где часто наблюдается замедленный альфа-ритм) и открывает путь к созданию технологий, позволяющих мозгу быстрее «принимать» протезы или аватары в виртуальной реальности.