Мыши тоже чувствуют искусственные конечности и воспринимают их как часть тела

Научные открытия в области нейронаук демонстрируют удивительные возможности мозга не только у человека, но и у животных. В последние годы всё больше внимания уделяется тому, как мозг воспринимает и интегрирует новые элементы, такие как протезы и искусственные конечности. Особенно ярким примером стала экспериментальная модель, основанная на иллюзии «резиновой лапы», которая ранее успешно использовалась только в исследованиях человека. Теперь ученые показали, что мыши также могут «ощутить» искусственную лапу и воспринимать её как часть своего тела — и это открытие обещает революцию в развитии нейрореабилитации и создании новых протезных технологий.

Как работает иллюзия «резиновой лапы» и почему это важно

Если вам интересно, как можно заставить мозг поверить в то, что искусственная конечность — это часть собственного тела, то достаточно вспомнить классический эксперимент с «резиновой рукой». В этом эксперименте руку участника скрывают за преградой, а рядом ставят резиновую руку. Врач или ученый одновременно проводят мягкую щетку по реальной и искусственной руке, вызывая ощущение, будто человек чувствует прикосновения к резиновой руке. Если при этом вдруг резиновая рука «подвергается опасности» — например, приближается к ней предмет, похожий на стрелу или молот, — большинство участников испытывают эмоциональную реакцию страха или тревоги, хотя на самом деле опасности нет.

Этот эффект основан на синхронном восприятии зрительных и тактильных стимулов, что заставляет мозг принять искусственную руку за свою собственную. В течение многих лет ученые использовали этот метод для изучения внутренней карты тела и процессов, связанных с ощущением владения и контроля над конечностями.

Исследование на мышах: почему это важно?

До недавних исследований гипотеза о том, что животные тоже могут испытывать подобные иллюзии и воспринимать искусственные конечности как свои собственные, казалась маловероятной. Однако команда ученых из Университета Пари-Сакля разработала инновационную модель, позволяющую провести подобные эксперименты именно на мышах. Такой подход открывает безграничные возможности для понимания механизмов нейронной интеграции и сознания, ведь мыши — идеальные объекты для проведения сложных нейронаучных экспериментов с возможностью точечной стимуляции тканей и изучения активности мозга.

Задача была в том, чтобы проверить, действительно ли мыши реагируют на «искусственную лапу», как это происходит у человека в классическом эксперименте. В качестве аналогии использовалась «резиновая лапа», размещенная рядом с настоящей передней конечностью. В ходе экспериментов ученые синхронизировали прикосновения к реальной и искусственной лапам, фиксировали реакции мышей по параметрам зрачка и поведению. В результате выяснилось, что мыши реагируют на угрозу, исходящую именно от искусственной лапы, — их пугливые реакции и изменение зрачка свидетельствуют о восприятии её как части собственного тела.

Факты, подтверждающие чувствительность мышей к искусственным конечностям

• Мыши демонстрировали типичные реакции страха при приближении опасных объектов к искусственной лапе, хотя реальная лапка оставалась неподвижной.
• Когда ставилась простая блок-структура вместо искусственной лапы, реакции мышей значительно ослабевали или исчезали, что говорит о необходимости визуального сходства и сенсорного совпадения.
• Использование ярких, сходных по форме изображений и тактильных стимулов подтверждало факт, что мыши воспринимают искусственную конечность как свою собственную, если стимулы совпадают во времени и пространстве.

Данные эксперименты подтвержают гипотезу, что у мышей есть внутренние представления о теле, которые могут быть активированы и с помощью внешних стимулов. Более того, ученые предполагают, что подобные модели могут открыть дверь к более точному изучению нейронных механизмов, отвечающих за ощущение «собственного тела», — те, которые ранее были недоступны для исследования у людей.

Что означает это открытие для будущих технологий

Результаты исследований не только расширяют понимание когнитивных процессов у животных, но и важны для разработки более эффективных нейроинженерных решений. В частности, возможность управлять и стимулировать конкретные участки мозга мышей позволяет создавать новые интерфейсы между мозгом и электронными устройствами — так называемые brain-computer interfaces. Такие интерфейсы уже сегодня помогают восстанавливать утраченные функции, например, управлять протезами силой мысли.

Создание миниатюрных протезов у мышей, управляемых через такие интерфейсы, позволяет тестировать механизмы «владения» искусственной конечностью и совершенствовать дизайны нейропротезов. В перспективе это может привести к созданию более чувствительных, интуитивных и комфортных протезных систем для людей, утраченных конечностей и страдающих психическими расстройствами, связанными с нарушением внутренней карты тела, например, при шизофрении или тяжелой депрессии.

Какие перспективы открывают новые знания

Изучая, как мыши воспринимают искусственные конечности, ученые подчеркивают, что у животных, возможно, есть более сложные когнитивные механизмы, чем ранее думали. В частности, гипотеза о том, что у мышей существует «карта тела», которая способна обновляться и включать в себя новые элементы, становится все более вероятной. Это может привести к разработке новых методов реабилитации и терапии у человека, а также к созданию когнитивных интерфейсов, интегрирующих искусственные и биологические системы.

Обратите внимание, что даже такие простые по виду реакции, как изменение зрачка или избегание опасных стимулов, могут служить ценными индикаторами внутреннего восприятия. Исследователи считают, что дальнейшие эксперименты смогут выявить конкретные нейронные цепи, отвечающие за ощущение «принадлежности» к телу, что поможет понять фундаментальные основы сознания и самоощущения.

Заключение

Эти открытия подтверждают, что мозг и у людей, и у животных обладает потрясающей пластичностью и способностью к интеграции новых элементов. Возможность испытывать «владение» искусственной конечностью у мышей не только расширяет горизонты нейронаук, но и становится фундаментом для разработки будущих нейротехнологий — устройств, которые могут полностью изменить качество жизни миллионов людей с ампутированными конечностями и тех, кто страдает от нарушений восприятия собственного тела.