Человеческий мозг обрабатывает искусственные ощущения движения от протезов рук как скоординированные подсознательные паттерны захвата — а не как поток изолированных мышечных сигналов — согласно новому исследованию, объединившему данные двух единственных в мире нейроинтерфейсов, предназначенных для восстановления кинестезии верхних конечностей.
Исследование
Кинестезия — чувство движения мышц и положения суставов — это петля обратной связи, делающая возможным естественный моторный контроль. При ампутации конечности эта петля разрывается, вынуждая большинство пользователей протезов полагаться на визуальное отслеживание вместо ощущаемого движения. Механическая вибрация может воссоздать фантомное чувство движения, но вибрации обычно проникают в кожу, посылая противоречивые тактильные сигналы, которые сбивают мозг с толку.
Чтобы картировать, как мозг на самом деле интерпретирует обратную связь от искусственного движения, международная команда под руководством Высшей школы Сант'Анна в Пизе в сотрудничестве с клиникой Кливленда объединила данные двух структурно противоположных нейроинтерфейсов. Первым был миокинетический кинестетический интерфейс (MKkI) Сант'Анна, который имплантирует микромагниты в остаточные мышцы предплечья и вибрирует их, чтобы стимулировать глубокие мышечные веретена изнутри, минуя кожу. Вторым была платформа целевой реиннервации клиники Кливленда — хирургический подход с перенаправлением нервов.
Система MKkI тестировалась в течение шести недель на 34-летнем итальянском ампутанте в интеграции с роботизированной рукой Mia Hand, разработанной спин-оффом Sant'Anna — Prensilia. Пациент сообщал о плавных, высокоточных ощущениях раскрытия руки и сжатия пальцев, которые близко напоминали естественные ощущения. Несмотря на радикально разные хирургические и роботизированные методы, обе исследовательские группы зафиксировали идентичные перцептивные карты: мозг автоматически реорганизовал сырые глубокомышечные вибрации в целостные траектории захвата несколькими пальцами. Значительная часть этой кинестетической обратной связи обрабатывалась ниже уровня сознательного восприятия, имитируя естественную биологическую проприоцепцию. Результаты опубликованы в Science Advances.
Почему это важно
Это исследование предлагает редкую возможность заглянуть в то, как человеческий мозг обрабатывает сложный сенсорный вход. Вместо того чтобы рассматривать каждый мышечный сигнал как отдельную линию данных, мозг изначально объединяет поступающую обратную связь в предварительно скоординированные «кортикальные синергии» — подсознательные двигательные паттерны, которые предшествуют сознательной мысли. Этот принцип выходит за рамки протезирования. Та же оптимизация, вероятно, формирует то, как вы осваиваете любой физический навык — от печати на клавиатуре до игры на инструменте. Ваш мозг не управляет сознательно каждым пальцем; он собирает паттерны более высокого порядка и запускает их в фоновом режиме. Осознание этого может помочь вам доверять имплицитному обучению вместо того, чтобы переосмысливать каждое движение.
Что вы можете сделать
- Практикуйте целые движения, а не изолированные мышцы. При освоении нового двигательного навыка повторяйте полные движения, чтобы мозг мог строить скоординированные синергии.
- Снижайте визуальную зависимость. Попробуйте простые задачи с закрытыми глазами — например, застегнуть рубашку или найти ключ в сумке — чтобы обострить подсознательную проприоцептивную обратную связь.
- Позвольте повторению делать работу. Поскольку эти двигательные паттерны формируются ниже уровня сознательного восприятия, последовательная практика с низкими усилиями часто превосходит интенсивные, чрезмерно анализируемые занятия.
Источник: Neuroscience News
Любопытно узнать о собственном мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный тест IQ или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.