Людський мозок обробляє штучні відчуття руху від протезів руки як скоординовані підсвідомі схеми захоплення — а не як потік ізольованих м'язових сигналів — згідно з новим дослідженням, яке поєднало дані з двох єдиних у світі нейроінтерфейсів, створених для відновлення кінестезії верхніх кінцівок.
Дослідження
Кінестезія — відчуття руху м'язів і положення суглобів — це той зворотний зв'язок, який уможливлює природний моторний контроль. Коли кінцівку ампутують, цей зв'язок розривається, змушуючи більшість користувачів протезів покладатися на візуальне відстеження замість відчутого руху. Механічна вібрація може відтворити фантомне відчуття руху, але вібрації зазвичай просочуються в шкіру, посилаючи суперечливі тактильні сигнали, які заплутують мозок.
Щоб з'ясувати, як мозок насправді інтерпретує штучний зворотний зв'язок руху, міжнародна команда під керівництвом Вищої школи Sant'Anna у Пізі, у співпраці з Cleveland Clinic, об'єднала дані з двох структурно протилежних нейронних інтерфейсів. Першим був міокінетичний кінестетичний інтерфейс Sant'Anna (MKkI), який імплантує мікромагніти всередину залишкових м'язів передпліччя та вібрує ними, щоб стимулювати глибокі м'язові веретена зсередини, оминаючи шкіру. Другим була платформа цільової реіннервації Cleveland Clinic — хірургічний підхід перенаправлення нервів.
Систему MKkI тестували протягом шести тижнів на 34-річному італійському пацієнті з ампутацією, інтегрувавши її з роботизованою рукою Mia Hand, розробленою спін-офом Sant'Anna — Prensilia. Пацієнт повідомив про плавні, високоточні відчуття розкриття руки та згинання пальців, які дуже нагадували природні відчуття. Попри кардинально різні хірургічні та робототехнічні методи, обидві дослідницькі команди задокументували ідентичні перцептивні карти: мозок автоматично реорганізував сирі глибоком'язові вібрації в цілісні траєкторії захоплення кількома пальцями. Значна частина цього кінестетичного зворотного зв'язку оброблялася поза свідомістю, імітуючи природну біологічну пропріоцепцію. Результати опубліковано в Science Advances.
Чому це важливо
Це дослідження дає рідкісне вікно в те, як людський мозок обробляє складний сенсорний вхід. Замість того щоб трактувати кожен м'язовий сигнал як окрему лінію даних, мозок від природи об'єднує вхідний зворотний зв'язок у попередньо скоординовані «кортикальні синергії» — підсвідомі рухові патерни, які передують свідомій думці. Цей принцип виходить за межі протезування. Те саме спрощення, ймовірно, формує те, як ви опановуєте будь-яку фізичну навичку — від набору тексту до гри на інструменті. Ваш мозок не керує свідомо кожним пальцем; він збирає патерни вищого порядку й запускає їх у фоновому режимі. Усвідомлення цього може допомогти вам довіряти імпліцитному навчанню замість того, щоб надмірно обдумувати кожен рух.
Що ви можете зробити
- Практикуйте цілісні рухи, а не ізольовані м'язи. Вивчаючи нову моторну навичку, відпрацьовуйте повні рухи, щоб мозок міг будувати скоординовані синергії.
- Зменшуйте залежність від зору. Спробуйте прості завдання із заплющеними очима — наприклад, застібання сорочки чи пошук ключа в сумці — щоб загострити підсвідомий пропріоцептивний зворотний зв'язок.
- Дозвольте повторенню зробити роботу. Оскільки ці рухові патерни формуються поза свідомістю, послідовна практика з низькими зусиллями часто перемагає інтенсивні сесії з надмірним аналізом.
Джерело: Neuroscience News
Цікаво дізнатися про власний мозок? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний тест IQ або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.