Der Zaubertrick hilft Wissenschaftlern zu untersuchen, wie das Gehirn den Körper wahrnimmt

Neurowissenschaftler verwenden die Illusion „Mirror Box“, einen klassischen Trick, der von Magiern verwendet wird, um aufzudecken, wie das Gehirn mehrere sensorische Eingaben verarbeitet, um unseren Körper und die Welt um uns herum wahrzunehmen.

Während dieses Tricks legt ein Teilnehmer seine linke Hand vor die reflektierende Oberfläche eines kleinen Spiegels auf den Tisch. Dann legt er seine rechte Hand hinter den Spiegel, ungefähr sechs Zoll entfernt, wo er ihn nicht sehen kann.

Dann wird er gebeten, mit beiden Händen auf die Tischoberfläche zu klopfen, während er sein Spiegelbild betrachtet. Innerhalb einer Minute wird er das Gefühl haben, dass die Hand, die er im Spiegel reflektiert sieht, seine rechte Hand ist - obwohl sich die verborgene Hand nicht bewegt hat.

Diese klassische Spiegelbox-Illusion wurde in einer Reihe von neurowissenschaftlichen Studien verwendet, unter anderem mit Amputierten als mögliche Behandlung zur Verringerung von Phantomschmerz, bei denen angenommen wird, dass sie dem Gehirn hilft, sich neu abzubilden und an ein fehlendes Glied anzupassen.

Jetzt zieht eine neue Version der Spiegelbox-Illusion, die vom Gehirnwissenschaftler der Universität von Delaware (UD), Dr. Jared Medina, und dem Doktoranden Yuqi Liu entwickelt wurde, den Vorhang zurück, wie das Gehirn mehrere sensorische Eingaben verarbeitet, um unseren Körper wahrzunehmen und die Welt um uns herum.

In dieser neuen Version der Illusion platzierten die Studienteilnehmer ihre Hände in entgegengesetzten Positionen (eine Hand mit der Handfläche nach oben, die andere mit der Handfläche nach unten), wodurch ein Konflikt zwischen visuellem und propriozeptivem Feedback für die Hand hinter dem Spiegel entstand.

Propriozeption ist Ihr „sechster Sinn“, der Sinn dafür, wo sich Ihr Körper im Raum befindet, der von Ihren Muskeln und Gelenken ausgeht. Dieser Sinn ermöglicht es Ihnen, Ihre Nase auch bei geschlossenen Augen mit Zuversicht zu berühren.

Nach dem synchronen Öffnen und Schließen der beiden Hände stellten die Studienteilnehmer plötzlich fest, dass sich die Hand hinter dem Spiegel drehte oder vollständig drehte, um der Handreflexion zu entsprechen.

"Während unserer Experimente hörte man plötzlich ein kleines Lachen der Überraschung, als die Leute dieses nette Gefühl verspürten, als würde ihre Hand umgedreht, obwohl sie sich nicht bewegte", sagte Medina.

Die Wirksamkeit der Illusion wurde durch die wahrgenommene Schwierigkeit beeinflusst, die verborgene Hand in die im Spiegel sichtbare Handposition zu bewegen. Bei schwierigeren Rotationen, die mehr Belastung erfordern, trat weniger Illusion auf.

Solche biomechanischen Daten, sagte Medina, sind im Körperschema codiert, einer Darstellung Ihrer Körperposition im Raum, die Rückmeldungen Ihrer Sinne sowie gespeicherte Informationen von Muskeln und Gelenken darüber berücksichtigt, was Ihr Körper kann und was nicht .

Laut Medina führt das Gehirn eine „optimale Integration“ eingehender sensorischer Informationen durch und sortiert dann den zuverlässigsten Sinn.

„Das Sehen ist wirklich präzise“, sagte Medina, „aber die Propriozeption ist lauter. Wenn es also einen Konflikt zwischen diesen Sinnen gibt und das Sehen Ihnen sagt, dass Ihre Hand genau dort ist, aber die Propriozeption sagt, dass dies nicht der Fall ist, berechnet Ihr Gehirn optimal. "

„Vision, weil sie präziser ist, regelt normalerweise. In unserer Studie scheint das Gehirn jedoch auch zusätzliche Informationen zu berücksichtigen - biomechanische Einschränkungen aus dem Körperschema -, um diesen Konflikt zwischen den Sinnen zu lösen. “

Das Forschungsteam verwendet jetzt die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) im UD-Zentrum für biomedizinische Bildgebung und Bildgebung des Gehirns, um weiter zu untersuchen, wie das Gehirn die große Menge an Eingaben berechnet und integriert, die es von allen Sinnen erhält.

Das fMRT kann aufzeigen, welche Regionen des Gehirns bei der Ausführung einer Aufgabe am Werk sind. Ein besseres Verständnis dieser Gehirnprozesse könnte Forschern helfen, fortgeschrittenere Behandlungen für Patienten mit Hirnverletzungen wie Schlaganfällen, chronischen Schmerzen und anderen Störungen zu entwickeln sowie künstliche Gliedmaßen zu entwickeln, die sich wie ein Teil des Körpers anfühlen.

„Wie verkörpert man ein künstliches Glied? Es muss die Gesetze des Körpers respektieren, den Sie Ihr ganzes Leben lang gelernt haben “, sagte Medina.

"Es ist sehr wichtig herauszufinden, wie das Gehirn das Problem der multisensorischen Information löst und wie sich dies auf die Verkörperung und unser Selbstbewusstsein auswirkt. Diese coolen Tricks und Illusionen sind ein Weg, um zu verstehen, wie der Geist funktioniert. “

Die Studie erscheint in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte.

Quelle: Universität von Delaware