Naukowcy z UE badają, w jaki sposób mózg rozpoznaje, kiedy dotykamy sami siebie
W ramach unijnego projektu TICKLE ME, realizowanego przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, wykorzystano szereg technologii w celu wyjaśnienia zjawiska osłabienia bodźców czuciowych (ang. „sensory attenuation”) oraz tego, dlaczego łaskotanie samego siebie wiąże się z osłabionym odczuciem dotyku. „Moją główną motywacją było zrozumienie, w jaki sposób mózg odróżnia to, kiedy dotykamy sami siebie, od dotykania przez innych, oraz sprawdzenie, czy ten mechanizm może się zmienić”, tłumaczy Konstantina Kilteni, badaczka realizująca projekt. Kilteni przeprowadziła badania behawioralne połączone z funkcjonalnym obrazowaniem metodą rezonansu magnetycznego u zdrowych młodych uczestników. „Na podstawie eksperymentów behawioralnych starałam się zrozumieć, jakie są cechy charakteryzujące dotyk, które sprawiają, że nasz mózg klasyfikuje go jako pochodzący od nas samych. W oparciu o eksperymenty neuroobrazowania starałam się opracować nową reprezentację neuronalną, czyli model tej klasyfikacji”, wyjaśnia Kilteni. Mózg przewiduje wydarzenia Wyniki badania sugerują, że mózg klasyfikuje dotyk jako pochodzący od nas samych, kiedy można go przewidzieć na podstawie naszych bieżących ruchów. „Pomyślmy o poruszeniu prawą ręką w taki sposób, aby dotknąć lewej. Jeszcze zanim ręce zetkną się ze sobą, nasz mózg wie, co poczujemy. Przewiduje on dotyk, zanim do niego dojdzie, korzystając z informacji o ruchu prawej ręki”, mówi Kilteni. Naukowcy skupieni wokół projektu TICKLE ME wykazali, że to przewidywanie dotyczy zarówno przestrzeni, jak i czasu, co oznacza, że mózg wie, gdzie i kiedy poczujemy dotyk. „W kilku eksperymentach behawioralnych badaliśmy sposoby na »oszukanie« mózgu w odniesieniu do przewidywania różnych miejsc i czasu dotyku, i odkryliśmy, że dotykanie samego siebie można upodobnić do dotyku zewnętrznego i odwrotnie”, dodaje Kilteni. Na podstawie skanowania mózgu zespół zaobserwował również, że połączenia mózgu pomiędzy kluczowymi obszarami związanymi z dotykiem i ruchem odpowiadają rozróżnieniu między dotykiem samodzielnym i dotykiem zewnętrznym. Pokonanie trudności prowadzi do sukcesu Jak mówi Kilteni, zespół kierowany przez głównego badacza H. Henrika Ehrssona z Instytutu Karolinska był niezwykle pomocny. Wspomina, że najtrudniejszym elementem prac było zaprojektowanie i skonstruowanie aparatury eksperymentalnej, tak by była bezpieczna dla uczestników i kompatybilna z polami magnetycznymi wykorzystywanymi do rejestracji obrazów mózgu w skanerze. „Teraz mam więcej pytań i pomysłów badawczych niż przed rozpoczęciem projektu TICKLE ME”, mówi Kilteni. Badaczka jest zafascynowana najnowszymi wynikami wskazującymi na istnienie na poziomie mózgu rozróżnienia między dotykiem samodzielnym a zewnętrznym, a jej głównym priorytetem jest głębsze zbadanie obserwowanych wzorców połączeń w mózgu. Zamierza połączyć te badania z modelowaniem obliczeniowym. Różnorodne zastosowania mechanizmu przewidywania przez mózg Mechanizm przewidywania badany w projekcie TICKLE ME ma podstawowe znaczenie dla kontrolowania ruchu. Zgromadzona w projekcie wiedza może zostać wykorzystana zarówno do rozwoju technologii ubieralnych, jak i opracowywania protez kończyn. „Prawidłowe rozwinięcie poczucia wcielenia protezy jest ściśle związane z tym, jak dobrze można ją kontrolować i stosować w życiu codziennym”, mówi Kilteni. „Wyniki naszych prac mogą mieć również znaczenie kliniczne dla badań nad schizofrenią”, wyjaśnia Kilteni. Mózgowi osoby cierpiącej na schizofrenię trudniej jest odróżnić dotyk samodzielny od dotyku zewnętrznego, a chorzy doświadczają czasami halucynacji, w przeciwieństwie do osób zdrowych. „Uważam, że dokładne poznanie tego mechanizmu u zdrowych osób może znacząco poprawić nasze zrozumienie procesów upośledzonych w mózgu chorych na schizofrenię i mogłyby w przyszłości posłużyć do opracowania ukierunkowanych metod leczenia”, podsumowuje Kilteni.
Słowa kluczowe
TICKLE ME, mózg, dotyk, łaskotanie, samodzielny, obrazowanie, robotyka, proteza, schizofrenia