Японські вчені з'ясували, що музична майстерність і тривала практика змінюють зв'язок між соматосенсорною і моторною системою. За допомогою декількох експериментів з використанням електроенцефалографії, транскраніальної магнітної стимуляції і рукавички-екзоскелета вони показали, що майстерну дрібну моторику піаністів забезпечує те, як обробляються сигнали, одержувані в процесі дотику і пропріоцепції. Про своє дослідження вчені пишуть у журналі.
За те, як добре людина може керувати власними руками, відповідає не тільки моторна, але також і соматосенсорна система, яка включає в себе обробку чутливих сигналів одержуваних у процесі зобов'язання, пропріоцепції, ноцицепції і відчуття температури. Пропріоцепція, тобто відчуття меж власного тіла і положення його частин у просторі, і зобов'язання особливо важливі для дрібної моторики при використанні інструментів, яка потрібна, наприклад, для гри на музичних інструментах.
Зрозуміло, моторна і соматосенсорна система нерозривно пов'язані, і сила цього зв'язку, по суті, повинна відображати те, наскільки людина майстерна в управлінні власним тілом (а конкретніше - руками). Розібратися в цьому докладніше вирішили вчені під керівництвом Масато Хірано (Masato Hirano) з Лабораторії комп'ютерних наук компанії Sony.
Вчені провели три експерименти. У першому взяли участь 11 професійних піаністів і 10 людей контрольної групи, які на музичних інструментах грати не вміють. Вчені стимулювали електричним сигналом вказівний палець правої руки учасників, одночасно вимірюючи за допомогою ЕЕГ соматосенсорні викликані потенціали N20 і P25 - ранні негативний і позитивний потенціали, які з'являються в перші 20 і 25 мілісекунд після стимуляції. Після цього вчені виміряли показник афферентного інгібування, яке відображає спільну роботу соматосенсорної і моторної систем: воно показує, як сенсорний сигнал інгібує моторний. Для цього за допомогою ТМС вчені стимулювали ділянку моторної кори, яка відповідає за рух правим вказівним пальцем, відразу ж після електричної стимуляції пальця.
Ні соматосенсорні, ні моторні потенціали окремо не відрізнялися між двома групами. Тим не менш, вченим вдалося виявити різницю в афферентному інгібуванні: незважаючи на те, що ефект спостерігався в обох групах, у піаністів він був нижче (p < 0,001).
У другому експерименті взяли участь 10 музикантів і 10 осіб з контрольної групи. За допомогою рукавички-екзоскелета вчені згинали вказівний палець учасників під кутом в 45 градусів, вимірюючи соматосенсорні викликані потенціали, що відносяться до пропріоцепції - того, як палець згинається. На додаток до цього моторну кору учасників також стимулювали за допомогою ТМС.
Вчені виявили три ранніх викликаних потенціали, які віднесли до пропріоцептивних відчуттів, що виникають у проміжку від 50 до 200 мілісекунд після пред'явлення стимулу: перший позитивний (P1), перший негативний (N1) і другий позитивний (P2).
Два пізніші компоненти викликаних потенціалів, N1 і P2, у музикантів виникали значно швидше (p = 0,03 і p = 0,02, відповідно), ніж у людей з контрольної групи, а найперший викликаний потенціал P1 у музикантів реєструвався з більш вузької ділянки кори. Стимуляція за допомогою ТМС також збільшила амплітуду виявлених потенціалів у людей з контрольної групи, а у музикантів вона залишилася незмінною.
Нарешті, в третьому експерименті вчені вирішили перевірити, як виявлені механізми (слабке афферентне інгібування і показники та характеристики пропріоцептивних потенціалів) відбиваються на дрібній моториці учасників. Для цього музикантів, які взяли участь у двох попередніх експериментах, попросили протягом чотирьох секунд тиснути на клавішу з датчиком зусилля, вимірюючи швидкість натискання. Виявилося, що єдиний параметр, який пов'язаний з тим, наскільки швидко піаністи натискають на клавіші, - це афферентне інгібування: ті музиканти, у яких цей показник був нижче, натискали на клавішу швидше.
Автори роботи, таким чином, показали, що музична майстерність (в першу чергу за рахунок довгої моторної практики) призводить до видимих змін зв'язків соматосенсорної і моторної систем, за рахунок чого і забезпечується необхідна для майстерної гри дрібна моторика. Конкретніше, вчені показали, що інгібуючий сигнал, який соматосенсорна система передає в моторну, у музикантів ослаблений, ніж, мабуть, і забезпечується їх більш злагоджена робота.
Про музикантів і те, чим вони відрізняються від людей, які на музичних інструментах не грають, ми пишемо досить часто. Наприклад, раніше ми розповідали, як навчання грі на віолончелі покращує зв'язки між моторними та аудиторними відділами головного мозку, а також про те, як джазовим піаністам легше, ніж класичним, вдається адаптувати свої рухи при раптовій зміні ладу.