Реакцию человеческого мозга на прикосновения к коже измерили ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) в составе исследовательского коллектива. Данные исследования представлены в The European Physical Journal Special Topics.
Авторы работы считают, что противоположные эмоции от почти одинаковых прикосновений возникают из-за того, что сигнал о них передается по разным нейронным системам, и мозг обрабатывает информацию различными способами. По их словам, результаты экспериментов улучшают понимание, как именно нейронные сети мозга обрабатывают информацию от кожных рецепторов.
Информация об окружающих объектах и поверхностях поступает в головной мозг благодаря явлению механорецепции — способности человека или животного обнаруживать и реагировать на механические раздражители (прикосновения, изменения давления или позы, а также звуки). Специальные "сенсоры" получают сигнал от раздражителя, через нервную систему он передается в головной мозг, где и обрабатывается.
Системы восприятия и обработки разных типов информации от рецепторов, которые вызывают противоположные эмоции от практически одинаковых тактильных воздействий, экспериментально изучили с помощью электроэнцефалографии головного мозга ученые БФУ совместно с коллегами из Института русского языка имени А. С. Пушкина.
В ходе исследования было установлено, что существенно отличающиеся связи трех нейронных сетей головного мозга восприятия находятся в области обработки, отвечающей за память и возникновение эмоций тета-ритмов, колебания в которых ранее напрямую не связывались с тактильным восприятием.
"Наши результаты показывают, что при медленном, быстром и сверхлегком прикосновении в головном мозге возникают существенно различающиеся функциональные сети. Это согласуется с представлением о том, что в обработке этих различных тактильных ощущений участвуют разные системы восприятия прикосновений", — рассказал ведущий научный сотрудник Центра нейротехнологий и машинного обучения БФУ Семен Куркин.
Ученый подчеркнул, что наибольшие колебания тета-ритмов наблюдаются при быстрых прикосновениях, наименьшие — при медленных, тогда как при сверхлегких прикосновениях наблюдается промежуточная амплитуда.
По его мнению, эта закономерность может свидетельствовать о том, что мозг отдает предпочтение более быстрой обработке и потенциально более важной тактильной информации. Это согласуется с идеей о том, что мозг должен быстро реагировать на определенные сенсорные ощущения, например, связанные с быстро передвигающимися паразитами (паукообразными и насекомыми).
Центральное место в процессе восприятия тактильных сигналов занимают низкопороговые механорецепторы, расположенные по всей коже. Они реагируют на различные формы деформации кожи и передают информацию в центральную нервную систему с помощью особых нервных волокон, которые обеспечивают быструю передачу и обработку данных.
Также существует тип "сенсоров", сигнал от которых передается с меньшей скоростью, зато проецируется и на области мозга, ответственные за возникновение эмоций. Они объединены под названием С-тактильной системы и реагируют на легкие прикосновения, часто ассоциирующиеся с приятными ощущениями (например, легким ветром в жаркую, знойную погоду). Третья система восприятия прикосновений — книсмезис, которая воспринимает мимолетные касания, наоборот, вызывает тревогу, например щекотка.
"По мнению некоторых исследователей, эволюционное развитие книсмезиса у млекопитающих связано с необходимостью быстро реагировать на контакт с насекомыми. Наши исследования подтверждают эту гипотезу", — пояснил ученый.
Специалисты считают, что результаты их работы открывают возможности для будущих исследований, направленных на более глубокое изучение нейронных механизмов, лежащих в основе механосенсорных систем организма. Эти данные позволят установить механизм нарушений тактильного восприятия и сенсорной обработки у детей, страдающих расстройствами аутистического спектра, и способствовать улучшению их навыков социальной адаптации, которые формируются при участии эмоциональных ощущений.