Схема тела - Body schema

Схема тела это концепция, используемая в нескольких дисциплинах, включая психология, нейробиология, философия, спортивная медицина, и робототехника. Невролог Сэр Генри Хед первоначально определяла его как постуральную модель тела, которая активно организует и модифицирует «впечатления, производимые входящими сенсорными импульсами таким образом, что окончательное ощущение положения [тела] или местности поднимается в сознание, заряженное связью с чем-то это уже случалось раньше ».[1] Как модель позы, отслеживающая положение конечностей, она играет важную роль в управлении действиями. Он включает аспекты как центральных (мозговые процессы), так и периферических (сенсорный, проприоцептивный ) системы. Таким образом, схему тела можно рассматривать как совокупность процессов, регистрирующих положение частей тела в пространстве. Схема обновляется во время движения тела. Обычно это бессознательный процесс, который используется в основном для пространственной организации действия. Следовательно, это прагматическое представление пространственных свойств тела, которое включает длину конечности и сегменты конечностей, их расположение, конфигурация сегментов в пространстве и форма поверхности тела.[2][3][4][5] Схема тела также играет важную роль в интеграции и использовании инструменты людьми.[6][7][8][9]

Четкое отличие схемы тела от изображение тела имеет развивался постепенно.

История

Генри Хед, английский невролог, который провел новаторскую работу в области соматосенсорной системы и сенсорных нервов вместе с британским неврологом Гордон Морган Холмс, впервые описал концепцию в 1911 году.[10] Концепция была впервые названа «постуральной схемой», чтобы описать неупорядоченное пространственное представление пациентов после повреждения теменная доля мозга. Хед и Холмс обсудили две схемы (или схемы): одну схему тела для регистрации позы или движения и другую схему тела для локализации стимулированных участков на поверхности тела. «Схема тела» стала термином, используемым для «организованных моделей нас самих».[10] Термин и определение, впервые предложенные Хедом и Холмсом, претерпели почти столетие исследований с уточнениями по мере того, как стало известно все больше о нейробиология и мозг.[2]

Портрет Генри Хеда, первого английского невролога, который первым определил и использовал термин «схема тела».

Свойства

Неврологи Патрик Хаггард и Дэниел Вольперт определили семь основных свойств схемы тела. Он пространственно закодирован, модульный, адаптируемый, супрамодальный, когерентный, межличностный и обновлен с помощью движение.[2]

Пространственное кодирование

Схема тела представляет как положение, так и конфигурацию тела как трехмерного объекта в пространстве. Комбинация сенсорной информации, прежде всего тактильный и визуальный, способствует представлению конечностей в пространстве.[2][4] Эта интеграция позволяет стимулы быть локализованным во внешнем пространстве по отношению к телу.[6] Пример Хаггарда и Вольперта показывает комбинацию тактильных ощущений руки с информацией об углах суставов руки, которые позволяют совершать быстрые движения указанной руки, чтобы прихлопнуть муху.[2]

Модульный

Схема тела не представлена ​​полностью в одном область мозга.[2] Недавние фМРТ Исследования (функциональная магнитно-резонансная томография) подтверждают более ранние результаты. Например, схема для ног и рук кодируется разными областями мозга, а пальцы целиком представлены отдельной частью.[11]

Адаптируемый

Пластик изменения в схеме тела являются активными и непрерывными. Например, постепенные изменения в схеме тела должны происходить в течение жизни человека по мере его роста, а абсолютные и относительные размеры частей тела изменяются в течение его или ее жизни.[2] Также было показано, что развитие схемы тела происходит у молодых дети. Одно исследование показало, что с этими детьми (9, 14 и 19 месяцев) старшие дети держали ложки таким образом, чтобы оптимально и удобно сжимать их для использования, тогда как младшие дети, как правило, дотягивались своими ложками. доминирующий рукой, независимо от ориентации ложки и возможной простоты использования.[12] Кратковременная пластичность была показана при интеграции инструментов в схему тела.[7][9] В резиновая рука иллюзия также показал быструю реорганизацию схемы тела в масштабе секунд, показывая высокий уровень пластичности и скорости, с которой реорганизуется схема тела.[13] В «Иллюзии» участники видят, как манекен гладят кистью, в то время как их собственная рука гладится идентично. Участники могут почувствовать, что прикосновения к их руке исходят от руки-манекена, и даже что эта рука в некотором роде является их собственной рукой.

Супрамодальный

По своей природе схема тела объединяет проприоцептивный, (ощущение относительного положения соседних частей тела) и тактильная информация для поддержания трехмерного представления тела. Однако другая сенсорная информация, особенно визуальная, может быть представлена ​​в том же представлении тела. Это одновременное участие означает, что в схеме тела присутствуют комбинированные представления, что предполагает участие процесса для преобразования первичной информации (например, визуальной, тактильной и т. Д.) В единую сенсорная модальность или абстрактная амодальная форма.[2]

Последовательный

Схема тела, чтобы функционировать должным образом, должна постоянно поддерживать согласованную организацию.[2] Для этого он должен уметь разрешать любые различия между сенсорными входами. Устранение этих межсенсорных несоответствий может привести к интересным ощущениям, например, во время иллюзии резиновой руки.[13]

Межличностный

Считается, что схема тела человека используется для представления как собственного тела, так и тел других. Зеркальные нейроны считается, что они играют роль в межличностных характеристиках схемы тела. Межличностная проекция схемы тела человека играет важную роль в успешной имитации движений, таких как жесты рук, особенно при сохранении руки и местоположения жеста, но не обязательно в точном копировании самого движения.[11]

Обновлено с движением

Схема рабочего тела должна иметь возможность интерактивно отслеживать движения и положения частей тела в пространстве.[2] Нейроны в премоторной коре головного мозга могут способствовать этой функции. Класс нейронов в премоторной коре является мультисенсорным. Каждый из этих мультисенсорных нейронов реагирует на тактильные раздражители, а также на визуальные раздражители. Нейрон имеет тактильное рецептивное поле (чувствительную область на поверхности тела), как правило, на лице, руках или руках. Этот же нейрон также реагирует на зрительные стимулы в пространстве возле тактильного рецептивного поля. Например, если тактильное рецептивное поле нейрона покрывает руку, тот же нейрон будет реагировать на визуальные стимулы в пространстве рядом с рукой. Как показано Грациано и его коллеги, визуальное рецептивное поле будет обновляться с движением руки, перемещаясь в пространстве по мере движения руки.[14][15] Аналогичные нейронные рецептивные поля, сосредоточенные на частях тела, относятся и к лицу. Эти нейроны, по-видимому, контролируют расположение частей тела и расположение близлежащих объектов по отношению к частям тела. Подобные нейронные свойства также могут быть важны для способности включать внешние объекты в схему тела, например, при использовании инструментов.

Расширенная схема тела

Идея расширенной схемы тела состоит в том, что, помимо проприоцептивных, визуальных и сенсорных компонентов, которые способствуют созданию ментальной концепции тела, те же процессы, которые вносят вклад в схему тела, также могут включать внешние объекты в ментальную концепцию. представление о своем теле. [16] Отчасти философская, отчасти нейробиологическая, эта концепция основывается на идеях пластичности и адаптации, чтобы попытаться ответить на вопрос, где заканчивается схема тела.

Ведутся споры о том, действительно ли существует эта концепция: одна сторона утверждает, что схема тела не распространяется за пределы тела, а другая сторона считает иначе.[17][18]

Подтверждающие аргументы

Точка зрения, разделяемая теми, кто согласен с теорией расширенной схемы тела, следует рассуждениям в соответствии с таковыми, которые поддерживают теории о использование инструмента.

В некоторых исследованиях попытки понять ассимиляцию инструментов используются, чтобы аргументировать существование расширенной схемы тела. В эксперименте, включающем использование и взаимодействие с предметами из шерсти, испытуемых проверяли на их способность воспринимать остаточные изображения предметов из шерсти в различных контекстах. Субъекты приучили свои глаза к темной комнате, а затем им была показана короткая (1 миллисекунда) вспышка света, намеревающаяся создать эффект остаточного изображения своих рук, которые они держали перед собой во время эксперимента. При последующем перемещении руки остаточное изображение «бледнеет» или исчезает по мере движения, указывая, таким образом, на то, что объект (рука) отслеживается и интегрируется в схему тела человека. Чтобы проверить интеграцию бессмысленных объектов шерсти, испытуемые испытали четыре разных контекста.

  1. Субъекты держали шерстяные предметы в каждой руке, и одна рука (активная рука) двигалась, все еще держа предмет (активный объект).
  2. Используя активную руку, активный шерстяной объект будет отброшен после того, как появится остаточное изображение.
  3. Используя активную руку, можно было бы схватить активный шерстяной объект после того, как возникло остаточное изображение.
  4. Испытуемые должны были держаться за механическое устройство, удерживающее шерстяной предмет. Как только появляется остаточное изображение, активная рука субъекта заставляет механическое устройство уронить шерстяной объект.

Во всех ситуациях, кроме четвертой, испытуемые испытали такой же эффект «затухания», как и с одной рукой. Таким образом, это указывало бы на то, что объекты из шерсти были интегрированы в их схему тела, и вносит вклад в поддержку идеи об использовании организмом проприоцептивных и визуальных элементов для создания расширенной схемы тела. Механическое устройство действовало как промежуточное звено между субъектом и активным объектом, и неспособность субъектов обнаружить остаточное изображение в этом контексте указывает на то, что эта концепция расширения ограничивается чувствительностью только к тому, с чем тело находится в непосредственном контакте.[19]


Несогласные аргументы

Альтернативная точка зрения состоит в том, что тело - это предел любой схемы тела.

Пример этого разделения можно найти в исследовании и обсуждении личного и внеличностного внимания, где личное относится к ощущению себя телом (схема тела), а внеличностное относится ко всему внешнему из такового. Некоторые исследования подтверждают утверждение о том, что эти две категории совершенно разные и не смешиваются, вопреки тому, что описывает теория расширенной схемы тела. Доказательства этого в основном обнаруживаются у субъектов с односторонним пренебрежением, например, в случае E.D.S., который был мужчиной средних лет с повреждением правого полушария мозга. Когда его проверили на полупространственное пренебрежение с помощью традиционных мер, таких как чтение предложений и тесты отмены, E.D.S. у него было мало признаков, а при более позднем обследовании не было обнаружено никаких признаков, что заставило врачей поверить, что он нормальный. Однако у него постоянно были проблемы с физиотерапией, потому что он утверждал, что не может видеть свою левую ногу; при дальнейшем исследовании E.D.S. было известно, что у него особый тип пренебрежительного отношения к пространству, которое влияло только на восприятие его тела. Моторная функция левой стороны его тела была нарушена, хотя и не полностью нарушена, однако при выполнении таких задач, как бритье, он неизменно не бреет левую часть лица. Это привело некоторых исследователей к мысли, что существует различие между личным и внеличностным пренебрежением, что, таким образом, отражает аналогичное различие с самой схемой тела.[20]

Сопутствующие расстройства

Деафферентация

Самый прямой из родственных расстройства, деафферентация происходит, когда сенсорный ввод от тела снижен или отсутствует, не влияя на эфферент, или двигательные, нейроны. Самый известный случай этого расстройства - IW, который потерял все сенсорные сигналы ниже шеи, что привело к временному параличу. Он был вынужден заново учиться контролировать свои движения, используя только сознательный образ тела и визуальную обратную связь. В результате, когда постоянный визуальный ввод теряется во время какой-либо деятельности, такой как ходьба, ему становится невозможно выполнить задачу, что может привести к падению или просто остановке. IW требует постоянного внимания к задачам, чтобы иметь возможность выполнять их точно, демонстрируя, как автоматические и подсознание процесс интеграции осязания и проприоцепции в схему тела на самом деле таков.[21]

Аутотопагнозия

Аутотопагнозия обычно возникает после поражения левой теменной поверхности. Пациенты с этим заболеванием совершают ошибки, которые возникают из-за смешения соседних частей тела. Например, пациент может указать на свое колено, когда его попросят указать на свое бедро. Поскольку нарушение связано со схемой тела, ошибки локализации могут быть сделаны как на собственном теле пациента, так и на теле других людей. Пространственное единство тела в схеме тела было нарушено, так что оно было неправильно сегментировано по отношению к другим его модульным частям.[22]

Фантомная конечность

Фантомные конечности это явление, которое происходит после ампутация конечности от человека. В 90–98% случаев люди с ампутированными конечностями сообщают, что они чувствуют, что вся или часть конечности или части тела остается на месте и занимает место.[23] Человек с ампутированной конечностью может воспринимать конечность под полным контролем или парализован. Частым побочным эффектом фантомных конечностей является фантомная боль в конечностях. Нейрофизиологические механизмы возникновения фантомных конечностей все еще обсуждаются.[24] Общая теория утверждает, что афферентные нейроны, поскольку глухая из-за ампутации, обычно переназначается на соседние области коры головного мозга. Это может привести к тому, что люди с ампутированной конечностью будут сообщать, что чувствуют прикосновение к их отсутствующей конечности при стимуляции, казалось бы, несвязанной части тела (например, при прикосновении к лицу, но человек с ампутированной конечностью также чувствует, что его потерянную руку поглаживают в определенном месте). Другой аспект фантомных конечностей заключается в том, что эфферентная копия (моторная обратная связь), отвечающая за сообщение о положении в схеме тела, не затухает быстро. Таким образом, человек с ампутированной конечностью может отнести недостающую часть тела к неподвижному или подвижному положению.[2]


Использование инструмента

Макаки-резусы могут быть обучены пользоваться элементарными инструментами, но никогда не было доказано, что они используют инструменты спонтанно в дикой природе.[9]

Не только необходимо, чтобы схема тела могла интегрироваться и формировать трехмерное представление тела, но она также играет важную роль в орудие труда использовать.[9] Исследования, регистрирующие активность нейронов во внутрипариетальной коре головного мозга макаки показали, что с обучением схема тела макаки обновляется, чтобы включить в схему тела инструменты, такие как те, которые используются для достижения цели.[9] У людей схема тела играет важную роль как в простом, так и в сложном использовании инструментов, далеко не только у макак.[6][8][9] Для этой интеграции также не требуется обширное обучение.[11]

Механизмы, с помощью которых инструменты интегрируются в схему тела, до конца не изучены. Однако исследования с длительным обучением показали интересные явления. При использовании инструментов обеими руками в скрещенной позе поведенческие эффекты меняются аналогично тому, как когда скрещиваются только руки. Таким образом, сенсорные стимулы доставляются к рукам прямо или косвенно через инструменты одинаково. Эти исследования предполагают, что разум включает инструменты в те же или похожие области, что и соседние руки.[9] Недавние исследования краткосрочной пластичности схемы тела проводились с участием людей, не имеющих предварительной подготовки с инструментами. Эти результаты, полученные из связи между остаточные изображения и схема тела, показывают, что инструменты включаются в схему тела за секунды, независимо от продолжительности обучения, хотя результаты не распространяются на другие виды, кроме людей.[6]

Путаница с образом тела

Исторически сложилось так, что схема тела и изображение тела обычно смешивались, использовались взаимозаменяемо или имели неточное определение. В науке и в других местах эти два термина все еще часто неправильно приписывают или путают. Были предприняты усилия, чтобы различить эти два понятия и дать им четкое и различимое определение.[25] Образ тела состоит из восприятий, отношений и убеждений относительно своего тела. Напротив, схема тела состоит из сенсомоторных способностей, которые контролируют движение и позу.

Образ тела может включать в себя сознательное восприятие человеком своего внешнего вида. Это то, как люди видят себя, когда представляют себя в уме или когда воспринимают себя в зеркале. Образ тела отличается от схемы тела, как восприятие отличается от движения. Оба могут быть вовлечены в действие, особенно при изучении новых движений.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Голова, Х. (1920). Исследования в области неврологии. Том 2. Лондон: Издательство Оксфордского университета.
  2. ^ а б c d е ж г час я j k Haggard, P .; Д. Вольперт (2005). «Нарушения схемы тела». Двигательные расстройства высокого порядка: от нейроанатомии и нейробиологии до клинической неврологии. Издательство Оксфордского университета. С. 261–271. ISBN  0-19-852576-1.
  3. ^ Holmes, N .; К. Спенс (2004). «Схема тела и мультисенсорная репрезентация (я) периферического пространства». Когнитивная обработка. 5 (2): 94–105. Дои:10.1007 / s10339-004-0013-3. ЧВК  1350799. PMID  16467906.
  4. ^ а б Макалузо, Э. и А. Маравита (2010). «Представление пространства возле тела через прикосновение и видение». Нейропсихология. 48 (3): 782–795. Дои:10.1016 / j.neuropsychologia.2009.10.010. PMID  19837101.
  5. ^ Маравита, А .; К. Спенс; Дж. Драйвер (2003). «Мультисенсорная интеграция и схема тела: под рукой и в пределах досягаемости». Текущая биология. 13 (13): R531 – R539. Дои:10.1016 / S0960-9822 (03) 00449-4. PMID  12842033.
  6. ^ а б c d Берти, А .; Фрассинетти (2000). «Когда далеко становится близко: отображение пространства с помощью инструмента». Журнал когнитивной неврологии. 12 (3): 415–420. CiteSeerX  10.1.1.212.2227. Дои:10.1162/089892900562237. PMID  10931768.
  7. ^ а б Карлсон, Т .; и другие. (2010). «Быстрая ассимиляция внешних предметов в схему тела». Психологическая наука. 21 (7): 1000–5. Дои:10.1177/0956797610371962. PMID  20483818.
  8. ^ а б Джонсон-Фрей, С. (2004). «Нейронные основы использования сложных инструментов у людей». Тенденции в когнитивных науках. 8 (2): 71–78. Дои:10.1016 / j.tics.2003.12.002. PMID  15588811.
  9. ^ а б c d е ж г Маравита, А .; А. Ирики (2004). «Инструменты для тела (схемы)». Тенденции в когнитивных науках. 8 (2): 79–86. Дои:10.1016 / j.tics.2003.12.008. PMID  15588812.
  10. ^ а б Голова, H .; Г. Холмс (1911). «Сенсорные расстройства из-за поражений головного мозга». Мозг. 34 (2–3): 102. Дои:10.1093 / мозг / 34.2-3.102.
  11. ^ а б c Chaminade, T .; А. Мельцов и Дж. Десети (2005). «ФМРТ-исследование имитации: представление действия и схема тела». Нейропсихология. 43 (1): 115–127. Дои:10.1016 / j.neuropsychologia.2004.04.026. ЧВК  3648209. PMID  15488911.
  12. ^ Джонсон, С. (2000). «Забегая вперед: аргументы в пользу моторных образов в перспективных суждениях о схватывании». Познание. 74 (1): 33–70. CiteSeerX  10.1.1.294.9515. Дои:10.1016 / S0010-0277 (99) 00063-3. PMID  10594309.
  13. ^ а б Lewis, E .; Д. М. Ллойд (2010). «Воплощенный опыт: расследование от первого лица иллюзии резиновой руки». Феноменология и когнитивные науки. 9 (3): 317–339. Дои:10.1007 / s11097-010-9154-2.
  14. ^ Грациано, M.S.A .; Ху, X.T. И Гросс, К.Г. (1997). «Кодирование расположения предметов в темноте». Наука. 277 (5323): 239–241. Дои:10.1126 / science.277.5323.239. PMID  9211852.
  15. ^ Грациано, М.С.А.; Яп Г.С. и Гросс К.Г. (1994). «Кодирование зрительного пространства премоторными нейронами». Наука. 266 (5187): 1054–1057. Bibcode:1994Научный ... 266.1054G. CiteSeerX  10.1.1.211.7236. Дои:10.1126 / science.7973661. PMID  7973661.
  16. ^ Aglioti et al., 1996. Отказ от владения левой рукой и связанными с ней предметами у пациента с повреждением правого мозга. NeuroReport. 8: 293-296.
  17. ^ Рид, К. Л., и Фара, М. Дж. (1995). Психологическая реальность схемы тела: тест с нормальными участниками. Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность, 21 (2), 334-343.
  18. ^ Ямамото и Китадзава. 2011. Изменение субъективного временного порядка из-за скрещивания рук. Nature Neuroscience 4: 759-765
  19. ^ Карлсон и др. 2010. Быстрая ассимиляция внешних объектов в схему тела. Психологическая наука. 21(7):1000-1005
  20. ^ Гуарилья и Антонуччи. 1992. Личное и экстраличностное пространство: случай диссоциации пренебрежения. Нейропсихология, 30: 1001-1009.
  21. ^ Gallagher, S .; Дж. Коул (1995). «Схема тела и образ тела у глухого субъекта». Журнал разума и поведения. 16 (4): 369–390. Архивировано из оригинал 26 мая 2008 г.. Получено 16 июн 2012.
  22. ^ Sirigu, A .; и другие. (1991). «Множественные репрезентации способствуют обработке знаний о теле: свидетельства аутотопагнозии». Мозг. 114 (1): 629–42. Дои:10.1093 / мозг / 114.1.629. PMID  2004260.
  23. ^ Рамачандран, В.С.; В. Хирштейн (1998). «Восприятие фантомных конечностей. Лекция Д. О. Хебба». Мозг. 121 (9): 1603–30. Дои:10.1093 / мозг / 121.9.1603. PMID  9762952.
  24. ^ Giummarra, M .; и другие. (2007). «Центральные механизмы восприятия фантомных конечностей: прошлое, настоящее и будущее». Обзоры исследований мозга. 54 (1): 219–232. Дои:10.1016 / j.brainresrev.2007.01.009. PMID  17500095.
  25. ^ Галлахер, С. (2006). Как тело формирует разум. Oxford University Press, США. ISBN  0-19-920416-0.