Вчені з'ясували, як провести «ілюзію гумової руки» з лабораторними мишами. (Зображення: Andrew Belik / 500px via Getty Images)
Люди з протезами можуть почати відчувати свій протез як частину свого тіла, і в новому дослідженні вчені показали, що лабораторні миші також можуть відчувати такий самий тип «втілення». Дослідники кажуть, що ця робота може допомогти в розробці кращих протезів для людей у майбутньому.
Завдяки цьому напрямку досліджень «ми пропонуємо інструментарій для… нейронної інженерії у мишей [і можемо] відкрити нові способи керування протезом», — сказав старший автор дослідження Люк Естебанес, дослідник, який вивчає сенсомоторну інтеграцію та пластичність в Університеті Париж-Сакле.
У всіх нас є внутрішня карта наших тіл, яка допомагає нам відстежувати, як вони рухаються, чого торкаються та як взаємодіють з навколишнім середовищем. В ідеалі, коли хтось втрачає кінцівку та отримує протез, він включає його в цю ментальну карту, інтерналізуючи його як частину свого тіла. Це відчуття власності та контролю досягається завдяки процесу, який називається «протезним втіленням».
Вам може сподобатися
- Вчені виявили, як використовувати ваше тіло для обробки даних у носимих пристроях
- Найбільший в історії мозковий «коннектом», створений завдяки перегляду «Матриці» та «Зоряних війн» за допомогою миші
- Миші надають «першу допомогу» друзям — навіть намагаються повернути до життя мертвих
Однак багато людей, які користуються протезами, стикаються з труднощами з втіленням. Крім того, існують деякі психічні розлади, такі як шизофренія та важка депресія, при яких внутрішні карти людей розмиваються, і вони втрачають відчуття свого тіла, що може сприяти недостатній турботі про власне тіло та підвищеному ризику серйозних нещасних випадків.
У новому дослідженні, опублікованому в четвер (5 червня) в журналі PLOS Biology, дослідники з Університету Париж-Сакле розробили нову модель для вивчення втілення кінцівок за допомогою лабораторних мишей. Ця модель може дозволити дослідникам детальніше вивчити нейронауку, що лежить в основі втілення, і, можливо, навіть розробити вдосконалені протези для тих, хто втратив кінцівки.
Більшість досліджень протезного втілення включають людей-суб'єктів та використовують оцінки, такі як анкети та сканування мозку. Але такий підхід обмежує наші можливості вивчення більш детальних змін, що відбуваються в мозку під час втілення.
Автори дослідження виявили, що втілення у мишей можна досягти, одночасно чистячи щіткою справжню передню кінцівку миші та штучну кінцівку (жовту), щоб генерувати відповідні візуальні та тактильні сприйняття.
«Втілення — це багатогранне явище, що охоплює нейронні, поведінкові та феноменологічні виміри», — сказала Тамар Макін, професор когнітивної нейронауки Кембриджського університету, яка не брала участі в дослідженні. «Останнє — суб’єктивне відчуття власності тіла — є, мабуть, найважливішим, а також найнедоступнішим для невербальних видів», таких як миші, — розповіла Макін Live Science в електронному листі.
Протези були розроблені, щоб спочатку задовольнити нагальні потреби людей, але це залишає «сліпу пляму щодо нейротехнологій у мишей», — сказав Естебаньєс. «Усі інструменти є, але робототехніка та пов’язані з нею психологічні тести ніколи не були розроблені».
Тож Естебаньєс та його команда хотіли побачити, чи демонструватимуть лабораторні миші поведінку, подібну до людської, з точки зору того, як вони внутрішньо репрезентують власні тіла. Це могло б відкрити шлях до вивчення того, як працює втілення, детальніше, ніж це можливо з людьми.
З цією метою дослідники застосували «ілюзію гумової руки» – відомий психологічний експеримент, у якому одну руку ховають за бар’єром, а гумову руку розміщують поруч із випробуваним, де він може її бачити. Потім експериментатор одночасно проводить пензлем як по гумовій руці, так і по справжній руці випробуваного. Це створює ілюзію, що випробуваний відчуває щось крізь гумову руку – тому, коли експериментатор раптово піднімає молоток, щоб вдарити по гумовій руці, більшість випробуваних демонструють вісцеральну реакцію страху, навіть якщо вони в повній безпеці.
У дослідженні на мишах дослідники використовували гумову лапу замість руки. Відстежуючи та кількісно оцінюючи рухи зіниць гризунів, вони виявили, що миші реагували подібно до людей, коли гумовій лапі загрожував швидкий наближення предмета, схожого на стрілу. Коротше кажучи, миші також повірили в цю ілюзію.
Цікаво, що миші не реагували так само, коли гумову лапу замінили простим блоком, що знову повторює те, що спостерігалося в дослідженнях на людях. Це вказує на те, що мишам потрібно бачити не лише штучну лапу — вона також повинна бути схожою на їхню справжню лапу.
«Щоб справді вивчити втілення, потрібно дивитися на мишей так, як люди не дивляться на мишей», – стверджував Естебаньєс. «Якщо врахувати всі наслідки дослідження, воно свідчить про те, що миші насправді мають дуже багате когнітивне уявлення про своє тіло, що надзвичайно захопливо».
Дослідження також показує, що мишей можна використовувати для відповіді на глибші біологічні питання про те, які частини мозку насправді кодують втілення. Такі дослідження можуть допомогти людям з протезами або з розладами, що впливають на втілення, кажуть дослідники.
Нова модель також унікальна тим, що вона дозволить вченим цілеспрямовано стимулювати мозок миші та вмикати й вимикати певні клітини мозку способами, які неможливо виконати у людей. Вони вважають, що таку модель можна буде використовувати для розробки кращих інтерфейсів «мозок-комп'ютер» — пристроїв, що пов'язують електричну активність мозку із зовнішнім пристроєм, — що може покращити конструкції передових нейропротезів.
Однак Макін залишається скептично налаштованим щодо того, як цю модель можна фактично використовувати в контексті нейропротезних досліджень.
«Я б радила бути обережними, пов’язуючи нейропротезування», – сказала вона. «Кінцівка в цьому дослідженні є пасивною, без довільного контролю чи сенсомоторної петлі. Більшість проблем у нейропротезному втіленні виникає через тягар контролю, а саме це ця модель не враховує».
Естебаньєс зазначив, що в іншому проєкті команда розробила крихітний протез для своїх мишей, яким вони можуть керувати через інтерфейс мозку та комп'ютера. «Ось тут все стає цікавим», – сказав він. «Ми хотіли б дослідити рівень втілення, який нам вдається запускати за допомогою рухових елементів керування, і [цей міні-протез тепер] став частиною інструментарію для нейроінженерії у мишей».
Вікторина з психології: Що ви знаєте про найвідоміші експерименти в психології?
Дженніфер Зіба, автор Live Science
Дженніфер Зіба здобула ступінь доктора філософії з генетики людини в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі. Наразі вона працює науковим співробітником у відділенні ортопедичної хірургії в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, де працює над виявленням мутацій та можливими методами лікування рідкісних генетичних захворювань опорно-рухового апарату. Джен із задоволенням викладає та доносить складні наукові концепції до широкої аудиторії, а також є позаштатним автором для кількох онлайн-видань.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Вчені виявили, як використовувати ваше тіло для обробки даних у носимих пристроях
Найбільший в історії мозковий «коннектом», створений завдяки перегляду «Матриці» та «Зоряних війн» за допомогою миші
Миші надають «першу допомогу» друзям — навіть намагаються повернути до життя мертвих
Нова модель штучного інтелекту перетворює ваші думки на повноцінну письмову мову, використовуючи магнітні сигнали вашого мозку
Естроген може стимулювати організм до вироблення опіоїдів після травми
Ваш моральний компас пов'язаний з тим, наскільки ви узгоджені зі своїм тілом, підказують дослідження. Найновіші дослідження в нейронауці.
Електронні «татуювання» на обличчі можуть вимірювати ваше розумове навантаження на роботі
Чи можуть дорослі люди виростити нові клітини мозку?
Як ви можете читати слова без голосних?
Рішення «проблеми коктейльних вечірок» може допомогти людям із втратою слуху
Вчені підкорили людське око, щоб воно бачило абсолютно новий колір. Він називається «оло».
Найбільший в історії мозковий «коннектом» утворився завдяки перегляду «Матриці» та «Зоряних війн» за допомогою миші.
Рекордні купи морських водоростей саргассуму викинуло на береги Карибського басейну, і ще більше на підході
Телескоп імені Джеймса Вебба виявив «революційну» молекулу в палючих хмарах гігантської «пекельної планети»
«Метамфетамін – це те, що дозволяє вам виконувати свою роботу»: дослідження показує, що штучний інтелект може підштовхнути вас до рецидиву, якщо ви боретеся із залежністю
Енергетичний дисбаланс Землі зростає набагато швидше, ніж очікували вчені, і тепер дослідники хвилюються, що можуть втратити засоби для з'ясування причини цього.
Електронні «татуювання» на обличчі можуть вимірювати ваше розумове навантаження на роботі
«Конусоподібний» череп з Ірану розбили 6200 років тому, але ніхто не знає чому ОСТАННІ СТАТТІ
Телескоп імені Джеймса Вебба виявив «революційну» молекулу в палючих хмарах гігантської «пекельної планети».
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зв'яжіться з експертами Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { «site_platform»: «vanilla», «keywords»: «тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
