’Gummi tass illusion’: möss kan ’känna’ konstgjorda lemmar, precis som människor gör
Människor med konstgjorda lemmar kan känna till sin protes som en del av kroppen – och i en ny studie visade forskare att labbmöss också kan uppleva samma typ av ”utföringsform.” Forskarna säger att arbetet kan informera utformningen av bättre konstgjorda lemmar för människor i framtiden.
Genom denna forskningslinje ”tar vi med en verktygssats för … neuralteknik hos möss [and could] Upptäck nya sätt att kontrollera en protes, ”sade senior studieförfattare Luc Estebanezen forskare som studerar sensorimotorisk integration och plasticitet vid Université Paris-Saclay.
Vi har alla en intern karta över våra kroppar som hjälper oss att spåra hur de rör sig, vad de rör vid och hur de interagerar med miljön. Helst, när någon tappar en lem och får en protes, integrerar de den i denna mentala karta och internaliserar den som en del av kroppen. Denna känsla av ägande och kontroll uppnås genom en process som kallas ”protes. ”
Men många människor som använder proteser möter svårigheter med utföringsform. Dessutom finns det några psykiatriska störningar – såsom schizofreni och svår depression – där människors inre kartor växer fuzzy och de förlorar känslan av sina kroppar, vilket kan bidra till bristen på vård för sina egna kroppar och en högre risk för allvarliga olyckor.
I den nya studien, publicerad torsdag (5 juni) i tidskriften PLoS -biologiforskare vid Université Paris-Saclay utvecklade en ny modell för att studera lemförkroppen med hjälp av labbmöss. Denna modell kan göra det möjligt för forskare att studera neurovetenskapen bakom utföringsformen närmare, och kanske till och med designa förbättrade proteser för dem som har tappat lemmarna.
Släkt: ”Du kan få en känsla av att du berör en annan människa”: Ny protesanordning upptäcker temperaturen
Mest studier av protesutformning har mänskliga ämnen och använder bedömningar, som frågeformulär och hjärnskanningar. Men detta tillvägagångssätt begränsar hur vi kan studera mer granulära förändringar som utvecklas i hjärnan under utföringsformen.
”Utformning är ett mångfacetterat fenomen som omfattar neurala, beteendemässiga och fenomenologiska dimensioner,” sade Tamar makinprofessor i kognitiv neurovetenskap vid University of Cambridge som inte var involverad i studien. ”Det senare – den subjektiva känslan av kroppsägande – är utan tvekan den mest kritiska, och även den mest otillgängliga i icke -verbala arter,” berättade möss, berättade Makin Live Science i ett e -postmeddelande.
Protetik har utformats för att möta människors omedelbara behov först, men det lämnar ”en blind fläck när det gäller neuroteknologier hos möss”, säger Estebanez. ”Alla verktyg finns där, men robotik- och psykologtesterna som är relaterade till dem har aldrig utvecklats.”
Så Estebanez och hans team ville se om labbmöss skulle uppvisa liknande beteenden som människor när det gäller hur de internt representerar sina egna kroppar. Det kan öppna dörren för att studera hur utföringsformen fungerar mer detaljerat än vad som är möjligt med mänskliga ämnen.
För detta ändamål anställde forskarna ”illusion,” a well-known psychology experiment in which one arm is hidden behind a barrier and a rubber arm is placed at the subject’s side, where they can see it. Then, an experimenter runs a brush over both the rubber arm and the subject’s real arm at the same time. This creates the illusion that the subject is feeling through the rubber hand — so when the experimenter suddenly raises a hammer to strike the rubber arm, most subjects show a visceral fear reaction, even though they’re totally safe.
I musstudien använde forskarna en gummipass istället för en hand. Genom att följa och kvantifiera gnagarnas elevrörelser fann de att mössen reagerade i en Liknande sätt som människor När gummi tassen hotades av det snabba tillvägagångssättet för ett pilliknande föremål. Kort sagt, möss föll också för illusionen.
Intressant nog reagerade mössen inte på samma sätt när gummi tassen ersattes med ett enkelt block, vilket återigen replikerade vad som har sett i mänskliga studier. Det indikerar att mössen inte bara behöver se den falska tassen – det måste också se ut som deras riktiga tass.
”För att verkligen studera utföringsform måste du titta på möss på ett sätt som människor inte ser på möss,” hävdade Estebanez. ”Om du tar den fulla konsekvensen av studien, antyder det att möss faktiskt har en mycket rik kognitiv representation av deras kropp, vilket är super spännande.”
Forskningen föreslår också att möss kan användas för att svara på djupare biologiska frågor om vilka delar av hjärnan som faktiskt kodar förkroppsligande. Sådana studier kan hjälpa de med proteser eller med störningar som påverkar förkroppsligande, säger forskarna.
Den nya modellen är också unik genom att den kommer att göra det möjligt för forskare att stimulera mushjärnan på riktade sätt och växla specifika hjärnceller på och av på sätt som inte kan utföras hos människor. De föreställer sig att en sådan modell sedan kan användas för att utforma bättre hjärndatorgränssnitt-enheter som kopplar hjärnans elektriska aktivitet till en extern enhet-vilket kan förbättra mönster för avancerad neuroprotetik.
Makin förblir emellertid skeptisk till hur denna modell faktiskt kan användas i samband med neuroprotetisk forskning.
”Jag skulle råda försiktighet i att rita länkar till neuroprostetik,” sade hon. ”Lemmen i denna studie är passiv, utan frivillig kontroll eller sensorimotorslinga. Det mesta av utmaningen i neuroprotetisk utföringsform uppstår från kontrollbördan, vilket är precis vad denna modell inte tar upp.”
Estebanez konstaterade att teamet i ett annat projekt utvecklade en liten protes för sina möss som de kan kontrollera genom ett hjärndatorgränssnitt. ”Det är där saker blir intressanta,” sade han. ”Vi vill undersöka den utformningsnivå vi lyckas utlösa genom motorstyrningar och [this mini-prosthesis has now] Bli en del av en verktygssats för neuroengineering hos möss. ”
Psykologquiz: Vad vet du om psykologins mest ökända experiment?
