Исследователи объясняют, как дыхание и сердцебиение влияют на наше восприятие

Новое исследование, проведенное в Университете Фрибурга (University of Fribourg), раскрывает ранее неизвестные взаимосвязи между нашим телом и мозгом. Его результаты демонстрируют, как наши телесные ритмы оказывают значительное влияние на зрительное восприятие.

Глубокий вдох, возможно, является более эффективным способом улучшить визуальное восприятие, чем мы думали ранее. Исследование, проведенное Джулианой Бритц (Juliane Britz), психологом и нейробиологом из Фрибурского университета, доказывает, что дыхание действительно оказывает физиологическое воздействие на обработку зрительных стимулов.

Бритц провела эксперимент, который показал, что сердечные и дыхательные ритмы играют ключевую роль в том, как мы осознаем зрительные образы. Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Видеть изображение, не осознавая этого

В ходе эксперимента добровольцы наблюдали за экраном, на котором на короткое время появлялись серые квадраты, заштрихованные по диагонали в одном или другом направлении. После каждого зрительного стимула участникам задавали два вопроса: видели ли они закономерности и какова была их ориентация?

Контраст штриховки был откалиброван таким образом, чтобы участники могли сознательно видеть ее в 50% случаев. Однако, несмотря на то, что сознательно это было воспринято лишь в одном случае из двух, указанная ориентация оказалась верной в 85% случаев.

Это свидетельствует о том, что, следуя своей интуиции, даже не осознавая ее источник, испытуемые оказывались правы гораздо чаще, чем если бы они отвечали наугад. Создается впечатление, что добровольцы иногда обрабатывали шаблоны, даже не подозревая об этом.

Нейронные маркеры сознания

На протяжении всего эксперимента электроды использовались для измерения электрической активности мозга участников (электроэнцефалограмма, ЭЭГ) и сердца (электрокардиограмма, ЭКГ). Дыхание также отслеживалось с помощью ремня, измеряющего объем живота.

Сравнение электрических сигналов мозга в случаях, когда испытуемые видели штриховку и когда не видели, позволило психологу выявить «нейронные маркеры сознания». Затем она и ее команда сравнили эти маркеры в зависимости от сердечной фазы. Анализ показал, что если изображение появлялось во время расслабления сердца, маркеры сознания возникали примерно на 150 миллисекунд раньше, чем если бы оно отображалось во время сокращения.

Дыхание оказывает аналогичное влияние на зрительное восприятие, с такой же задержкой, когда изображение появляется на выдохе, а не на вдохе.

«Это влияние телесных ритмов на мозг опосредовано рецепторами давления в артериях», — объясняет Джулиана Бритц. Они бездействуют, когда сердце расслаблено и мы вдыхаем, но активируются, когда сердце сокращается и мы выдыхаем. Затем они создают своего рода нейронную пробку, которая задерживает обработку мозгом визуальных стимулов.

Два различных контура к сознанию

Это открытие также показало, что в зависимости от сигналов, посылаемых телом, задействованы различные области мозга. До сих пор было известно, что изображение сначала обрабатывается зрительной корой головного мозга, а затем проходит через другие области, прежде чем достичь точки, где оно активирует сознательную мысль — момента, когда субъект осознает, что видел закономерности.

Однако новые результаты демонстрируют, что в конце этого пути визуальная информация может идти двумя различными путями. При наличии телесных сигналов она проходит через теменную кору, а при их отсутствии — через соседнюю лобную кору.

Наличие этих двух параллельных цепей дает новое объяснение, позволяющее примирить споры между специалистами, которые локализовали возникновение сознания в лобной коре, и теми, кто отдает предпочтение теменной коре.

«Это просто», — говорит исследователь. «Это как если бы существовало два возможных режима активации зрительного стимула, в зависимости от того, исходят ли сигналы от тела или нет». В конечном счете, именно сердечный и дыхательный ритмы определяют через рецепторы давления в артериях, какой мозговой путь будет выбран для обработки зрительного восприятия».

Бритц подчеркивает фундаментальный характер своего исследования и предпочитает не размышлять о том, почему телесные циклы влияют на нейронные маркеры сознания. «Эти результаты разрешают споры вокруг нейрофизиологических маркеров осознанности и области мозга, в которой они возникают», — отмечает она.

Главный вывод, к которому пришла Бритц, прост: нам необходимо быть менее «мозгоцентричными» в нейробиологии. «Телесные сигналы, которые часто игнорируются и рассматриваются как шум, больше не следует игнорировать таким образом. Мозг не является независимым от тела», — заключает она.

Литература:
Viviana Leupin et al, Interoceptive signals shape the earliest markers and neural pathway to awareness at the visual threshold, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2311953121