Проприоцепция: как научиться ощущать свое тело

Когда вы закрываете глаза и пытаетесь свести вместе указательные пальцы, откуда вы знаете, где в данный момент находятся ваши руки? Как вы чувствуете близость ладоней друг к другу, и что позволяет вам понять, когда кончики пальцев встретятся? Ощущение положения своего тела и его частей в пространстве называется проприоцепцией.

В отличие от других пяти чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания), проприоцепция не имеет собственного сенсорного органа и передает в мозг не информацию, полученную из окружающего мира, а импульсы, происходящие внутри организма.

Прочно взаимодействуя со всеми остальными сенсорными органами, проприоцепция объединяет все сигналы, переданные в мозг органами чувств, и мышечные импульсы, давая нам привычное ощущение собственного тела. Существует мнение, что проприоцепция – шестое чувство.

Термин «проприоцепция» буквально означает «свое» (от латинского proprius), его ввел в 1906 году нейрофизиолог Чарльз Шеррингтон. Ученый описал проприоцепцию как осознание своего тела, которое происходит за счет обработки информации, переданной от чувствительных рецепторов (проприоцепторов), находящихся в мышцах, сухожилиях, суставах. Кроме того, Шеррингтон ввел такие понятия, как интероцепция и экстероцепция.

Экстероцепторы получают и передают сенсорную информацию из внешнего мира в мозг, в то время как интероцепторы посылают сигналы о внутренних органах.

Шеррингтон определил два типа сенсорных проприоцепторов, позволяющих нам чувствовать свое тело: нервно-мышечные веретена и органы сухожилий Гольджи. Нервно-мышечные веретена реагируют на изменения длины и скорости сокращения мышц, а органы сухожилий Гольджи (обнаруженные там, где сухожилия соединяют мышцы с костью) передают информацию о мышечном тонусе. Малейшие движения передаются сигналами по позвоночнику в мозжечок, который собирает  и анализирует информацию о положении ваших конечностей. Все это происходит практически мгновенно, за миллисекунды.

Процессы происходят не только в активном положении тела, но и в отсутствии движения – именно благодаря этому мы инстинктивно понимаем, где находится нога или рука, когда мы неподвижны. Также проприоцепторы «информируют» мозг об усилиях, которые нужно приложить для выполнения определенного действия. Нервно-мышечные веретена и органы сухожилий Гольджи также предоставляют мозгу ощущение веса в тех случаях, когда нужно поднять или передвинуть предмет.

Но ощущение своего тела и его движений требует вовлечения гораздо большего числа рецепторов, нежели только проприоцепторы. Так, например, исследователи говорят о том, что не существует сенсорных сигналов, которые давали бы мозгу информацию о размере и форме частей тела. Вместо этого существует заложенная в мозг «модель тела», которая неосознанно развивается путем взаимодействия с окружающим миром. Именно наличием в головном мозге сохраненной «модели тела» объясняется наша способность двигаться в темноте даже с закрытыми глазами. Этим же объясняется способность музыканта играть на пианино, не глядя на собственные пальцы.

Сбой программы

Однако процесс мультисенсорной интеграции не совсем понятен, и наша проприоцепция иногда может быть ошибочной.

Самый распространенный пример сбоя в работе проприоцепции – «иллюзия резиновой руки». Для этого эксперимента настоящую руку человека прячут (скрывают из вида), а резиновую конечность выставляют напоказ. Одновременно поглаживая резиновую кисть и скрытую от глаз настоящую, участника эксперимента убеждают в том, что именно поддельная рука является частью его тела. Через какое-то время участник эксперимента начинает чувствовать прикосновения к резиновой руке. Такое явление называется смещением проприоцепции и вызвано оно разбалансировкой головного мозга из-за несоответствия визуальной и проприоцептивной картинок.

Проприоцептивный сдвиг также может пояснить явление фантомной боли – когда человек с ампутированной конечностью все еще чувствует ее. Фантомная боль возникает вследствие конфликта между зрением и памятью. Мозг помнит положение конечности и ее соотношение с телом и другими конечностями (на основании проприоцептивного восприятия), но глаза не видят этой конечности.

Исследователи утверждают, что проприоцептивная память может быть причиной того, что так называемая зеркальная терапия (создание иллюзии существования ампутированной части тела при помощи отражения в зеркале) помогает снимать фантомную боль. Объяснение этому кроется в том, что подобное лечение разрешает конфликт между зрительной системой и структурой, отвечающей за память.

Также проприоцептивное смещение может быть вызвано при помощи эффекта виртуальной реальности.

Сегодня ученые признают, что не могут объяснить до конца всех механизмов этого процесса, но уверены, что исследование таких явлений поможет разобраться, как мозг создает и поддерживает представление о теле. Кроме научной ценности, изучение этих процессов, безусловно, будет иметь широкое применение в медицине.

Заложено в генах

В 2015 году группе ученых удалось выявить сенсорный белок Piezo2, который преобразует растяжение и мышечный тонус в чрезвычайно быстрые импульсы, похожие на электрический ток. Когда исследователи отключили этот сигнальный белок у мышей, те практически потеряли способность двигаться.

Другая группа ученых, занимающаяся проприоцепцией, обнаружила мутацию в гене Piezo2 у двух девочек, которые страдают редким заболеванием опорно-двигательного аппарата. Ряд тестов показал, что у девочек присутствует нарушение проприоцепции.

Авторы считают, что нарушение проприоцепции может привести к неспособности удерживать определенные позы или позиции, что, в свою очередь, может прямо или косвенно влиять на развитие скелета.

Может ли проприоцепция играть роль в формировании скелета? Некоторые ученые говорят, что это вполне вероятно. Пока что никто не знает, какое количество пациентов с нарушением опорно-двигательного аппарата имеют мутацию гена Piezo2.

Ученые все еще распутывают сложные процессы, лежащие в основе проприоцепции. Дальнейшие исследования, несомненно, дадут больше ответов на вопросы об этом загадочном шестом чувстве. Невролог Оливер Сакс назвал проприоцепцию «глазами тела», что, похоже, полностью соответствует действительности.