Мозг постоянно получает информацию о состоянии тела: как бьется сердце, меняется дыхание, работают сосуды или желудок. Эти сигналы помогают человеку замечать напряжение, голод, усталость или волнение, а также участвуют в ощущении собственного тела.
Один из таких сигналов — сердцебиение. Его удобно изучать, потому что сердце работает непрерывно, а цикл его работы можно точно отслеживать по ЭКГ: во время систолы оно сокращается и выбрасывает кровь, а во время диастолы расслабляется. Для мозга эти фазы различаются: в момент сокращения рецепторы в сосудах активнее передают сигналы о давлении крови. Поэтому сердечный ритм может влиять на работу мозга, в том числе моторной коры — области, которая участвует в управлении движениями.
Исследователи НИУ ВШЭ решили проверить, можно ли усилить влияние сердечного ритма на моторную кору, если показывать человеку его фотопортрет. Такая фотография связана с ощущением «это я», самооценкой и вниманием к себе, поэтому авторы предположили, что фото может усилить внимание к внутренним сигналам тела, в том числе к сердцебиению. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Signal Processing.
В исследовании участвовали 15 здоровых мужчин в возрасте от 18 до 31 года. Участники смотрели на собственные фотографии и портреты незнакомых людей и после каждого изображения оценивали личностные характеристики — например, насколько человек спокоен, общителен, привлекателен или дружелюбен — по шкале от 0 до 5. В эксперименте были представлены только положительные характеристики, и интересно, что по ряду из них участники оценивали себя выше, чем незнакомцев. Такие задания были нужны, чтобы испытуемые внимательно рассматривали лица.
В это время исследователи записывали сердечный ритм участников с помощью ЭКГ и использовали транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС). Это неинвазивный метод, при котором короткий магнитный импульс воздействует на участок коры мозга. Чтобы подавать импульсы в нужные моменты сердечного цикла, авторы использовали собственный алгоритм HarPULL. Он отслеживал ЭКГ в реальном времени и запускал магнитный импульс сразу после R-пика, через 250 миллисекунд или через 500 миллисекунд. Импульс подавали в область, управляющую движениями руки, а ответ мышцы регистрировали с помощью электромиографии. Чем сильнее был ответ, тем выше была возбудимость пути от моторной коры к мышце в момент стимуляции. Дополнительно участники выполняли задание на интероцептивную точность: считали удары сердца, не измеряя пульс, а исследователи сравнивали их ответы с реальным числом ударов сердца, рассчитанным с помощью ЭКГ.
Результат оказался неожиданным. Обычно в систолическую фазу (фазу сокращения) моторная кора сильнее отвечает на стимуляцию. Так было и в этом эксперименте, когда участники смотрели на лица незнакомых людей. Но при просмотре собственного фото эффект снижался и фаза сердечного цикла слабее влияла на ответ моторной коры. Это было наиболее заметно через 250 миллисекунд после R-пика — в фазу систолы, когда сигналы от сердца сильнее влияют на моторную кору.
«Мы ожидали, что собственное фото усилит внимание к внутренним сигналам тела и поэтому связь между сердцем и моторной корой станет заметнее. Но оно работало не как сигнал “обрати внимание внутрь себя”, а как сильный внешний стимул. Внимание сместилось к тому, как выглядит лицо, какое впечатление производит, какую характеристику ему можно приписать. Возможно, из-за этого мозг слабее считывал внутренние сигналы, в том числе сердечный ритм», — объясняет Милана Макарова, сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ.
При этом выяснилось, что у испытуемых, которые точнее чувствовали свое сердцебиение, сердечный ритм сильнее влиял на ответ моторной коры. В будущем это может пригодиться для протоколов ТМС, синхронизированных с сердечным циклом: исследователи смогут учитывать интероцептивную точность человека или проверять, помогают ли ее тренировки усилить эффект стимуляции.
Авторы подчеркивают, что работа была пилотной и полученные результаты нужно подтвердить на большей группе участников. Тем не менее исследование показывает, что связь между сердцем, мозгом и самовосприятием зависит от контекста и внимание к себе не всегда усиливает восприятие внутренних сигналов.