Стимуляция блуждающего нерва: иллюзия принадлежности и электро-магия

Стимуляция блуждающего нерва снижает восприимчивость к иллюзиям тела, утверждает исследование. Новое исследование, опубликованное в журнале Psychophysiology, предполагает, что стимуляция нерва в ухе может сделать людей менее склонными ощущать, что искусственная рука является частью их тела. Этот процесс, известный как иллюзия резиночки, основывается на способности мозга интегрировать различные виды сенсорной информации. Исследование показало, что люди, получавшие легкую электрическую стимуляцию блуждающего нерва, были менее подвержены этой иллюзии, что указывает на более тесную связь с сигналами от их тела. Это открытие в конечном итоге может улучшить лечение психических заболеваний, где нарушено осознание тела.

Блуждающий нерв играет ключевую роль в том, как организм взаимодействует с мозгом. Он передает сигналы от сердца, легких и других органов, помогая мозгу отслеживать внутреннее состояние организма. Ученые давно интересуются этим нервом из-за его широкого влияния на эмоции, внимание и самосознание. В последние годы исследователи изучали, как стимуляция этого нерва может улучшить психическое здоровье или усилить некоторые функции мозга.

Неинвазивный метод, известный как транскутанная вестибулярная стимуляция блуждающего нерва (taVNS), передает легкие электрические импульсы на часть уха, соединяющуюся с блуждающим нервом. В прошлом исследования показывали, что taVNS может улучшить способность человека замечать внутренние сигналы организма, такие как сердцебиение. Однако ученые пока не до конца поняли, может ли эта стимуляция изменить общее восприятие тела людьми - особенно их чувство принадлежности к своему телу.

Для исследования команда ученых задала вопрос, может ли taVNS повлиять на восприятие принадлежности тела, используя высокотехнологичную версию иллюзии резиночки. В этой иллюзии человек видит, как искусственная рука касается, одновременно с его скрытой рукой. Со временем многие начинают ощущать, что эта рука действительно часть их тела. Это мощная демонстрация того, как мозг комбинирует тактильные, визуальные и позиционные сигналы для формирования ощущения физического «я».

В этом исследовании ученые использовали виртуальную реальность, чтобы воссоздать эту иллюзию и включили как визуально-тактильную обратную связь (виртуальная кисточка, гладящая руку), так и визуально-сердечную обратную связь (рука, мигающая в ритме с сердцебиением).

«Меня всегда интересовало, как наша самооценка возникает из взаимодействия между нашим мозгом и телом. Принадлежность к телу - это важная часть самосознания, однако она удивительно изменчива», - объяснила автор исследования Алиша Вабба, постдокторант Итальянского института технологий в лаборатории нейронаук и общества.

«Предыдущие исследования предполагали, что интероцепция, или способность ощущать внутренние сигналы тела, такие как сердцебиение, играет роль в ощущении принадлежности к телу. Поскольку taVNS было показано, что она усиливает интероцептивную осведомленность, я хотел исследовать, может ли она также повлиять на ощущение принадлежности к телу. Понимание этой связи имеет значение не только для нейронауки, но и для клинических состояний, когда нарушается осознание тела».

В исследовании участвовали 27 здоровых молодых людей. Каждый участник дважды посещал лабораторию, одна из которых получала реальную стимуляцию блуждающего нерва, а другая - имитацию стимуляции. Сессии проходили с интервалом не менее недели, а порядок был случайным. Во время стимуляции электроды накладывались на ухо - либо на область, соединенную с блуждающим нервом (для реальной стимуляции), либо на мочку уха, которая не связана с нервом (для имитации).

Ученые позаботились о том, чтобы уровень стимуляции был ощутим, но невыносимым. В обеих сессиях участники выполняли серию заданий в виртуальной реальности, предназначенную для запуска иллюзии резиночки. На некоторых испытаниях обратная связь была синхронной — визуальные сигналы совпадали с сердцебиением или временем касания. На других испытаниях обратная связь была асинхронной.

Чтобы измерить, насколько сильно участники испытывали иллюзию, исследователи использовали как объективные, так и субъективные меры. Одним из них был проприоцептивный сдвиг — степень, до которой участники недооценивали местоположение своей реальной руки, смещаясь к виртуальной руке. Другим была серия вопросов, попросившая участников оценить, насколько сильно они чувствовали свою принадлежность к виртуальной руке. Также были собраны физиологические данные, включая частоту сердечных сокращений, вариабельность частоты сердечных сокращений и активность нервов кожи, чтобы выяснить, как тело реагировало на стимуляцию.

Во время имитации стимуляции исследователи обнаружили, что участники более склонны испытывать иллюзию, когда визуальные и касательные или сердечные конечные параметры были синхронизированы. Это согласуется с предыдущими исследованиями.

Но во время реальной стимуляции блуждающего нерва этот эффект исчез. Разницы между синхронными и асинхронными пробами не обнаружилось, что предполагает, что taVNS нарушает иллюзию. Люди становились менее склонными чувствовать, что искусственная рука - это их собственная, независимо от того, была ли обратная связь совпадена или нет. Этот паттерн был обнаружен как в тактильных, так и в сердечных испытаниях.

«Меня не сильно удивило, но было интересно отметить, что эффект, который мы ожидали, наблюдался аналогично для сердечных и тактильных испытаний», - сказала Вабба в интервью. «Я рассчитывала увидеть сильный эффект в сердечных испытаниях, поскольку taVNS было показано, что он улучшает интероцепцию, делая людей более настроенными на внутренние сигналы своего тела. Однако мы увидели эффект как в сердечных, так и в тактильных испытаниях, что предполагает, что taVNS не только усиливает сердечную осведомленность, но и играет более общую роль в изменении многосенсорной интеграции — влияя не только на интероцепцию, но также на то, как мозг обрабатывает и комбинирует визуальные, тактильные и проприоцептивные сигналы.

Ученые также обнаружили, что частота сердечных сокращений немного снижалась во время активной стимуляции, но не во время имитации, что предполагает, что стимуляция блуждающего нерва повлияла на уровни возбуждения тела. Однако другие физиологические измерения, такие как вариабельность сердца и активность нервов кожи, не показали сильных или последовательных изменений. На самом деле обе реальная и имитационная стимуляция, похоже, увеличивала активность кожи нервов, возможно, потому что любая электрическая стимуляция — даже если не направлена на блуждающий нерв — может вызывать слабую реакцию возбуждения.

Важно отметить, что исследование не показало, что базовая способность человека ощущать свое собственное сердцебиение предсказывала, насколько сильно они испытывали иллюзию. Это стоит отметить, поскольку предыдущие исследования предполагали, что люди, более подверженные внутренним сигналам, могут быть менее восприимчивы к иллюзиям тела. Здесь эта связь не подтвердилась.

«Наше исследование показывает, что блуждающий нерв играет решающую роль в том, как мы интегрируем различные сенсорные сигналы из нашего тела», - объяснила Вабба. «Обычно мы совмещаем визуальную, тактильную и проприоцептивную информацию, чтобы создать чувство принадлежности к телу. Когда мы применяли taVNS, это изменило этот процесс — снижая восприимчивость к иллюзии резиночки. Это предполагает, что стимуляция блуждающего нерва может изменить баланс между внешними сенсорными сигналами и внутренними сигналами тела, заставляя людей больше полагаться на свое настоящее тело, а не на внешние подсказки. Это открытие может иметь значение для понимания расстройств, когда восприятие тела нарушено, таких как деперсонализация, определенные тревожные расстройства и даже хроническая боль.

Но, как и в любом исследовании, есть моменты, которые стоит учитывать. «Хотя наше исследование предоставляет интересные доказательства роли стимуляции блуждающего нерва в принадлежности к телу, оно проводилось в относительно небольшой выборке здоровых участников», - отмечает Вабба. «Эффекты taVNS могут варьироваться между индивидуумами, и неясно, насколько долгосрочными являются эти изменения. Кроме того, несмотря на то, что мы использовали хорошо установленный контроль за имитацией, некоторые физиологические реакции (такие как изменения в активности симпатической нервной системы кожи) наблюдались как при реальной, так и при имитационной стимуляции, что предполагает, что неспецифические эффекты электрической стимуляции также могут играть свою роль».

Будущие исследования должны включать более крупную и разнообразную группу участников и могут добавить группу контроля без стимула, чтобы еще больше отделить эффекты самой стимуляции от контекста эксперимента. В конечном итоге исследователи надеются, что эта работа приведет к лучшему пониманию и потенциальным методам лечения расстройств, где ощущение телесного «я» нарушено.

«Долгосрочной целью этого направления исследований должно быть изучение того, как стимуляция блуждающего нерва может использоваться для повышения осознания тела и улучшения психического здоровья, где интероцепция и самоощущение нарушены», - объясняет Вабба. «Расстройства, такие как тревога, ПТСР, расстройства пищевого поведения и деперсонализация, связаны с измененной интероцепцией, и если taVNS может усилить принадлежность к телу и интероцептивную точность, это может иметь терапевтический потенциал».

Исследование "Блуждающий нерв как ворота к ощущению тела: taVNS снижает восприимчивость к виртуальной версии сердечной и тактильной иллюзии резиночки" было написано Алишей Ваббой, Кейсукэ Сузуки, Милицей Дорич, Тимом Ж. Мёллером, Сарой Гафинкель и Хуго Критчли.