W nowej pracy, opublikowanej w piśmie „Nature Communications”, naukowcy ze szwedzkiego Instytutu Karolinska odpowiadają na pytanie, co sprawia, że ktoś np. czuje, że jego ręka faktycznie jest jego. Choć wydaje się naturalne, zjawisko to - znane jako poczucie własności ciała - wymaga skomplikowanych procesów zachodzących w mózgu.

Badacze wykorzystali połączenie eksperymentów behawioralnych, zapisów czynności mózgu (EEG), stymulacji mózgu oraz modelowania komputerowego z udziałem łącznie 106 uczestników. W ten sposób zbadali, jak mózg łączy sygnały wizualne i dotykowe, aby stworzyć wrażenie, że dana część ciała należy do nas.

Eksperymenty wykazały, że częstotliwość fal alfa w korze ciemieniowej – regionie mózgu przetwarzającym informacje sensoryczne z ciała – determinuje, jak precyzyjnie postrzegamy nasze ciało jako własne. „Zidentyfikowaliśmy fundamentalny proces mózgowy, który kształtuje nasze ciągłe doświadczenie bycia w ciele” – wyjaśnia główny autor badania, Mariano D’Angelo.

Według niego odkrycia te mogą rzucić nowe światło na schorzenia psychiatryczne, takie jak schizofrenia, w których poczucie własnego „ja” jest zaburzone.

Uczestnicy wzięli na przykład udział w tzw. iluzji gumowej ręki – klasycznej metodzie badania poczucia własności ciała. Gdy dotyk widocznej dla ochotnika gumowej ręki i ukrytej jego prawdziwej ręki był zsynchronizowany, wielu badanych zgłaszało wrażenie, że gumowa ręka jest częścią ich ciała.

Jednak gdy synchronizacja była zaburzona, to uczucie zanikało. Osoby z wyższą częstotliwością fal alfa były przy tym bardziej wrażliwe na różnice czasowe między widzianym a odczuwanym dotykiem. Zauważały one mniejsze przesunięcia czasowe, tak jakby ich mózgi pracowały z wyższą rozdzielczością czasową, co skutkowało bardziej precyzyjnym poczuciem własności ciała.

Dla odmiany niższe częstotliwości fal alfa powiązano z szerszym „oknem wiązania czasowego”, które sprawiało, że mózg traktował mniej synchroniczne sygnały wizualne i dotykowe w taki sposób, jakby wystąpiły jednocześnie. Ta zmniejszona precyzja czasowa utrudniała oddzielenie doznań związanych z własnym ciałem od doznań zewnętrznych, osłabiając rozróżnienie między ciałem a światem zewnętrznym.

Ponadto, aby sprawdzić, czy częstotliwość fal alfa bezpośrednio wywołuje wymienione efekty percepcyjne, badacze użyli nieinwazyjnej elektrycznej stymulacji mózgu, aby nieznacznie przyspieszyć lub spowolnić u uczestników fale alfa.

Wyniki pokazały, że także dostrojenie częstotliwości fal alfa w ten sposób zmieniało to, jak precyzyjnie ludzie doświadczali poczucia własności swojego ciała oraz jak dokładnie postrzegali bodźce wzrokowe i dotykowe jako jednoczesne.

Modele komputerowe wykazały, że częstotliwość fal alfa wpływa na to, jak precyzyjnie mózg ocenia czas wystąpienia sygnałów zmysłowych, co oznacza, że fale te regulują czasową precyzję percepcji i tym samym pomagają kształtować nasze poczucie cielesnego „ja”.

Odkrycie nie tylko poszerza rozumienie pracy mózgu, ale może mieć praktyczne zastosowania. Według prof. Henrika Ehrssona, współautora badania, może się to przyczynić do opracowania lepszych protez kończyn oraz bardziej realistycznych doświadczeń w rzeczywistości wirtualnej.

Marek Matacz (PAP)

mat/ bar/