مغز احساس لمس شدن را فراتر از بدن حس می‌کند
لوک میلر، دانشمند عصب‌شناس، وقتی درحال کلنجار رفتن با چوب پرده‌ای در آپارتمانش بود، به موضوع عجیبی پی برد. هنگامی که او جسمی را به میله می‌زد، حتی بدون دیدن آن می‌توانست بگوید که جسم با کجای میله تماس پیدا کرده است، گویی میله بسطی از بدن خود او بود. او با همین فکر به آزمایشگاه رفت و سعی کرد این پدیده را مورد بررسی قرار دهد.
احساس لمس ازطریق ابزار مفهوم جدیدی نیست، اما به‌طور گسترده مورد بررسی قرار نگرفته است. در قرن هفدهم، رنه دکارت، فیلسوف فرانسوی درمورد توانایی افراد نابینا برای احساس محیط پیرامون خود ازطریق عصا سخن گفت. درحالی‌که دانشمندان استفاده از ابزار را به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار داده‌اند، آن‌ها معمولا روی این موضوع تمرکز داشته‌اند که افراد آن ابزار را چگونه حرکت می‌دهند. میلر می‌گوید:
آن‌ها در بیشتر موارد، جنبه‌ی حسی استفاده از ابزار را نادیده گرفته‌اند.
در مطالعه‌ای که سال ۲۰۱۸ در مجله‌ی Nature منتشر شد، میلر و همکارانش در دانشگاه لیون ۱ کلاد برنارد در فرانسه گزارش کردند که انسان‌ها با استفاده از حس لامسه در درک محل تماس یک جسم با ابزاری که در دست نگه داشته‌اند، به‌خوبی عمل می‌کنند؛ مانند اینکه جسم در تماس با پوست آن‌ها باشد.
سیستم حسیتنی از مغز به دست می‌رود و به‌طور تخیلی به سمت بیرون و در چوبدستی گسترش می‌یابد
ابزار مانند پوست ما دارای عصب نیست، پس مغز چگونه می‌داند که جسم چه زمانی و در کدام محل لمس می‌شود؟ نتایج مطالعه‌ای که ماه دسامبر در مجله‌ی Current Biology منتشر شد، نشان می‌دهد مناطق مغزی درگیر با احساس لمس روی بدن، به‌طور مشابهی تماس روی ابزار را نیز پردازش می‌کنند. میلر می‌گوید:
با ابزار، مانند بسط حسی از بدن شما رفتار می‌شود.
در آزمایش اولیه که در آن ۱۶ فرد راست‌دست مشارکت داشتند، میله‌ای چوبی به طول یک متر به شرکت‌کننده داده می‌شد و سپس جسمی دیگر با میله در تماس قرار می‌گرفت. آن‌ها باید مشخص می‌کردند که این تماس در کدام بخش از میله رخ داده است. درمجموع ۴۰۰ آزمایش انجام شد و برای هر شخص جسم دو بار با میله در تماس قرار می‌گرفت. اگر شرکت‌کنندگان احساس می‌کردند دو تماس در نواحی مختلفی از میله رخ داده، واکنشی نشان نمی‌دادند اما اگر احساس می‌کردند هر دو بار یک منطقه از میله لمس شده است، پدالی را با پا فشار می‌دادند تا نشان دهند که آیا لمس به دست آن‌ها نزدیک یا از آن دور بوده است. حتی بدون هیچ تجربه‌ای درزمینه‌ی کار با میله یا بازخورد عملکرد، شرکت‌کنندگان به‌طور متوسط با دقتی برابر ۹۶ درصد این کار را انجام می‌دادند.
درجریان آزمایش، پژوهشگران فعالیت قشر مغز شرکت‌کنندگان را با استفاده از الکترودهایی که روی پوست سر قرار گرفته بود، مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که قشر مغز به‌سرعت محل تماس را پردازش می‌کند. در آزمایش‌هایی که در آن‌ها میله دو بار در محلی یکسان لمس می‌شد، سرکوب قابل‌توجهی در پاسخ‌های عصبی در مناطقی از مغز دیده می‌شد که در شناسایی تماس روی بدن نقش دارند (شامل قشر حسیتنی اولیه و قشر آهیانه‌ای خلفی). شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد زمانی‌که مناطق حسی مغز به‌طور مکرر در معرض یک محرک قرار می‌گیرند، پاسخ‌های جوامع عصبی پشت‌صحنه سرکوب می‌شود. این سرکوب را می‌توان اندازه‌گیری کرد و از آن به‌عنوان مُهر یا برچسب زمانی برای نشان دادن زمان استخراج محرک در مغز استفاده کرد.
هنگامی که پژوهشگران به‌جای میله، برخی از شرکت‌کنندگان را با لمس روی بازو مورد آزمایش قرار دادند، سرکوب مشابهی در همان مناطق مغز با همان مقیاس زمانی دیده شد. قشر حسیتنی ۵۲ میلی‌ثانیه پس از تماس (هم روی میله و هم روی بازو) سرکوب شد. طی ۸۰ میلی‌ثانیه، این سرکوب فعالیت در سرتاسر قشر آهیانه‌ای خلفی پراکنده شد. الساندرو فارن، دانشمند علوم اعصاب مرکز پژوهش‌های علوم اعصاب لیون و نویسنده‌ی ارشد هر دو مقاله می‌گوید:
این نتایج نشان می‌دهد مکانیسم‌های عصبی مرتبط‌با تشخیص موقعیت تماس روی ابزارها، به‌طور قابل‌توجهی مشابه چیزی است که در تماس متمرکز روی بدن رخ می‌دهد.
میلر می‌گوید جالب اینکه پس از هر تماس، میله به‌مدت حدود ۱۰۰ میلی‌ثانیه لرزش پیدا می‌کرد. بنابراین، زمانی‌که میله هنوز در دست می‌لرزید، موقعیت آن ده‌ها میلی‌ثانیه قبل‌تر استخراج شده بود. لرزش‌های روی میله به‌وسیله‌ی حسگرهای لمسی موجود در پوست که گیرنده‌های پاچینی نام دارند و سیگنال‌های عصبی را به قشر حسیتنی منتقل می‌کنند، تشخیص داده می‌شود. شبیه‌سازی‌های کامیپوتری از فعالیت پاچینی‌ها در دست نشان داده است که اطلاعات درمورد مکان تماس میله می‌تواند در عرض ۲۰ میلی‌ثانیه به‌طور موثری استخراج شود. لرزش‌های روی میله ممکن است حاوی اطلاعات کلیدی مورد نیاز برای مکان‌یابی محل لمس باشد.
پژوهشگران با تکرار همان آزمایش میله، بیماری را که گیرنده‌های عمقی بازوی سمت راست خود را از دست داده بود یعنی نمی‌توانست موقعیت اندام خود در فضا را حس کند، مورد بررسی قرار دادند. با این حال، او هنوز می‌توانست لمس سطحی را حس کند و وقتی میله را در دو دست نگه می‌داشت، قادر بود مکان‌یابی کند که کجای میله لمس می‌شود و فعالیت مغزی مشابهی با بیماران سالم داشت. فارن می‌گوید:
این یافته‌ها به‌طور کاملا متقاعدکننده حاکی از این هستند که لرزش‌ها ازطریق لمس منتقل می‌شوند. این گیرنده‌ها به‌صورت پراکنده در پوست بیمار وجود دارد و همین برای مغز کافی است که بتواند لمس روی میله را مکان‌یابی کند.
درمجموع، این نتایج نشان می‌دهند، افراد می‌توانند تماس روی یک میله را با سرعت بالا با استفاده از همان فرایندهای عصبی مورد استفاده برای تشخیص لمس روی بدن مکان‌یابی کنند. درحالی‌که فارن بر این نکته تأکید می‌کند که کسی در این مطالعات فکر نمی‌کند ابزار به بخشی از بدن تبدیل شده است، می‌گوید که این کار نشان می‌دهد شرکت‌کنندگان در مطالعه یک تجسم حسی را تجربه می‌کردند که در آن مغز با استفاده‌ی مجدد از چیزی که درمورد بدن می‌داند، استراتژی‌هایی را برای برخورد با اشیاء طراحی می‌کند. اسکات فری، دانشمند علوم اعصاب دانشگاه میسوری که در زمینه‌ی پروتزهای عصبی درحال پژوهش است، می‌گوید:
این واقعا کاری زیبا، جامع و متفکرانه است.
فری که در این مطالعات مشارکتی نداشته، معتقد است که نتایج جدید می‌تواند به طراحی بهتر پروتزهای عصبی کمک کند زیرا نشان می‌دهد که اجسام فاقد احساس می‌توانند راهی برای تشخیص اطلاعات جهان خارج باشند و آن را به سیستم حسیتنی منتقل کنند. او می‌گوید:
این چیزی نیست که در حال حاضر افراد مشغول به کار در جهان طراحی پروتز به آن فکر کنند. اما شاید نشان‌دهنده‌ی این باشد که پژوهشگران باید به این شیوه فکر کنند و ایده‌ای جدید حاصل کنند.