Исследователи из Вашингтонского университета показали, что человеческий мозг может интерпретировать информацию о виртуальном мире без использования органов чувств — в проведенных экспериментах добровольцы проходили невидимый лабиринт, ориентируясь по фосфенам. Исследование опубликовано в Frontiers in Robotics and AI.
Транскраниальная магнитная стимуляция — неинвазивный метод стимуляции коры головного мозга короткими магнитными импульсами. Если с помощью ТМС воздействовать на зрительную кору головного мозга, то человек может наблюдать светящиеся пятна, также известные как фосфены. При этом возбуждение разных областей коры может приводить к появлению фосфенов определенной формы. В новой работе авторы использовали фосфены как способ передачи информации, причем, по их словам, это первый пример доставки искусственной сенсорной информации в мозг с помощью неинвазивных методов.
В проведенных экспериментах участвовало пять здоровых добровольцев, которые проходили невидимые двумерные лабиринты. Всего было сгенерировано четырнадцать экспериментальных и семь контрольных лабиринтов, которые были перемешаны с экспериментальными. Разница заключалась в том, что при прохождении контрольных лабиринтов использовалась специальная заглушка на катушке аппарата ТМС, которая предотвращала саму транскраниальную стимуляцию, но при этом сохранялись остальные признаки работы, такие как гул аппарата.
Каждый из построенных лабиринтов был длиной в десять шагов, а шаг, в свою очередь, обозначал передвижение вперед или вниз. При этом в лабиринте могло быть до шести поворотов, на которых направление движения необходимо было изменить, и после каждого шага испытуемый мог выбрать одно из двух доступных следующих движений.
При прохождении лабиринтов испытуемые получали информацию о расположении аватара в виртуальном пространстве исключительно с помощью ТМС. Если доброволец не видел ничего — значит, перед аватаром в лабиринте путь свободен и можно идти, однако если испытуемый увидел фосфен, это означало, что впереди стена.
Всего в проведенных экспериментах авторы с помощью фосфенов передали информацию каждому испытуемому со средней скоростью 72 бита в час. Результаты показали, что испытуемые сделали правильные шаги в 92 процентах случаев, если получали подсказки в виде фосфенов. В то же время, при прохождении контрольных лабиринтов добровольцы не видели фосфенов и в этом случае доля правильно сделанных шагов составила всего 15 процентов.
По словам авторов исследования, в будущем подобные методы могут пригодиться для создания искусственного «шестого чувства» для здоровых людей или, например, при конструировании протезов для слепых и слабовидящих людей. Ученые отмечают, что в данный момент практическое применение ТМС для передачи информации в мозг ограничивается физическими размерами аппаратов ТМС.
Ранее с помощью ТМС польские исследователи показали, что при решении сложной задачи на тактильные ощущения человеческий мозг задействует зрительную кору. Кроме того, американцы недавно выяснили, что стимуляцией центра награды мозга можно регулировать либидо людей и степень их удовольствия от секса.