Иллюзия резиновой руки помогла уточнить моторную репрезентацию мозга макак

Китайские ученые выяснили, что репрезентация собственных конечностей в премоторной коре макак-резусов (Macaca mulatta) схожа с человеческой. Для этого они провели на животных классический эксперимент с резиновой рукой, одновременно записывая активность мозга. Выяснилось, что активность нейронов премоторной коры отражает то, насколько виртуальная рука кажется участникам своей собственной, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Впервые иллюзию резиновой руки описали более 20 лет назад: в 1998 году американские психологи провели эксперимент, в котором ведущую руку участника прятали за ширму, а рядом клали резиновую руку, после чего в течение нескольких минут поглаживали мягкими кисточками и настоящую руку, и «подделку». Благодаря синхронному прикосновению к рукам у человека возникает иллюзия, что резиновая рука — его настоящая, поэтому, если попросить его коснуться руки с закрытыми глазами, он промахнется мимо своей настоящей руки, а если внезапно ударить молотком по резиновой — одернет настоящую руку.

Эксперимент с резиновой рукой часто применяется в исследованиях познания границ собственного тела: то, что человека можно заставить воспринимать сторонний предмет как собственное предложение, позволяет выдвинуть предположение о том, что границы тела неравномерны и достаточно пластичны (это, кстати, отчасти позволяет достаточно эффективно уживаться с протезами конечностей и управлять ими). 

Это предположение, хорошо изученное у человека, однако, ранее редко проверялось у других приматов. Исправить это решили Липин Ван (Liping Wang) из Института нейронаук Китайской академии наук и его коллеги. В их исследовании приняли участие четыре взрослых макаки и 25 человек.

Для изучения моторной репрезентации ученые использовали видеоаналог эксперимента с иллюзией резиновой руки. Участникам необходимо было держать ведущую руку на определенной точке; в то же время на экспериментальную установку проецировалась виртуальная рука. Через секунду после того, как начальная точка появлялась, виртуальная рука двигалась по дуге вправо на несколько градусов и оставалась на месте. После этого на установку проецировалась точка, до которой участнику необходимо было дотянуться, чтобы получить вознаграждение: его получали в том случае, если точка-цель находилась в каком-либо месте между виртуальной и реальной рукой, угол между которыми использовался в качестве показателя осознанного владения рукой.

После прохождения эксперимента участников-людей попросили оценить, в каких случаях им казалось, что виртуальная рука — их собственная. Оказалось, что это сильно зависело от угла между ними: в случае, если угол был в ±10 или 0 градусов, иллюзия сохранялась, а при угле в 20 градусов — пропадала. Это позволило ученым предположить, что и у макак увеличение расстояния между виртуальной и реальной рукой будет отражено в их восприятии собственной руки — и показать это можно будет по активности головного мозга.

Для этого активность моторной коры (а точнее — дорсальной и вентральной премоторных зон) двух макак в ходе эксперимента записывали с помощью вживленных электродов: активность регистрировали для 148 нейронов, которые активны исключительно при движении собственной рукой без виртуальной (в контрольном условии), и 155 нейронов, которые активировались при наличии виртуальной руки.

Оказалось, что активность нейронов из второй группы значительно (p < 0,05) коррелировала с величиной угла между собственной лапой макак и виртуальной лапой: чем ближе угол был к нулю, тем больше была активность нейронов по сравнению с теми нейронами, которые активировались в контрольном условии. 

Ученые, таким образом, показали, во-первых, что в премоторной коре макак есть репрезентация собственного тела — точной так же, как и у людей, и, во-вторых, что она отражает силу подобного иллюзорного представления собственного тела с помощью сторонних предметов через выборочную активность вовлеченных отделов.

В мозгах макак-резусов и человека находят и различия: например, недавно ученые показали, что аудиторная кора макак не может, в отличие от человеческой, уловить разницу между шумом и гармоническим звукорядом.

Елизавета Ивтушок