Биологическое движение

Биологическое движение — это движение, возникающее в результате действий биологического организма. Люди и животные способны понимать эти действия посредством опыта, идентификации и нейронной обработки более высокого уровня . ^[1] Люди используют биологическое движение, чтобы идентифицировать и понимать знакомые действия, которые участвуют в нервных процессах сочувствия , общения и понимания намерений других . Нейронная сеть биологического движения очень чувствительна к предыдущему опыту наблюдателя в отношении биологических движений действия, что позволяет осуществлять телесное обучение . Это связано с областью исследований, широко известной как воплощенная когнитивная наука , а также с исследованиями зеркальных нейронов .

Например, хорошо известный пример чувствительности к определенному типу биологического движения — это опытные танцоры, наблюдающие за танцующими других . По сравнению с людьми, которые не умеют танцевать, опытные танцоры проявляют большую чувствительность к биологическим движениям своего танцевального стиля . Тот же опытный танцор также проявит аналогичную, но меньшую чувствительность к танцевальным стилям, не входящим в его компетенцию. Различия в восприятии танцевальных движений позволяют предположить, что на способность воспринимать и понимать биологическое движение сильно влияет опыт наблюдателя во время действия. Аналогичный эффект экспертности наблюдался при различных видах деятельности, таких как создание музыки, речь, научное мышление, баскетбол и ходьба.

История

Феномен человеческой чувствительности к биологическому движению был впервые задокументирован шведским психологом-перцептуалистом Гуннаром Йоханссоном в 1973 году. ^[1] Он наиболее известен своими экспериментами с использованием точечных световых дисплеев (PLD). Йоханссон прикрепляла лампочки к частям тела и суставам актеров, выполняющих различные действия в темноте. Он снимал эти действия, получая точечные огни от каждой лампочки, движущиеся на черном фоне. Йоханссон обнаружила, что люди могли распознавать, что делали актеры, когда PLD двигался, но не когда он был неподвижен. Изобретение Йоханссоном PLD вдохновило новую область исследований человеческого восприятия. Современная технология создания PLD основана на тех же принципах, за исключением того, что пленка была заменена несколькими камерами, прикрепленными к компьютерам, которые создают трехмерное представление движений актеров, что позволяет в значительной степени контролировать PLD.

Интерес к биологическому движению возобновился с публикацией в 1996 году статьи о зеркальных нейронах . ^[2] Было обнаружено, что зеркальные нейроны активны в мозгу животного как тогда, когда это животное наблюдало, как другое животное совершает движение, так и когда это животное совершает такое же движение. Зеркальные нейроны первоначально наблюдались в премоторной коре головного мозга , однако они также были обнаружены в надкраевой извилине и височно-теменном соединении , областях мозга, которые связаны с обработкой биологических движений. Кодирование как зрительных, так и двигательных действий внутри одного и того же набора нейронов предполагает, что на понимание и восприятие биологического движения влияет не только визуальная информация о движении, но и опыт наблюдателя с биологическим движением.

Сегодня открытие зеркальных нейронов привело к взрывному росту исследований биологического движения, восприятия и понимания действий в таких областях исследований, как социальная и аффективная нейробиология, язык , действие, технология захвата движения и искусственный интеллект , такой как андроиды и виртуальные воплощенные агенты. и феномен «зловещей долины» .

Исследования биологического движения

Результаты исследований биологического движения показали, что люди очень чувствительны к биологическим движениям и действиям, и эти наблюдения переросли в исследования различных возможных факторов восприятия и понимания биологических движений и действий тела. Благодаря исследованиям с точечным световым дисплеем (PLD) результаты в области психологии и нейробиологии превратились в значительный объем исследований , охватывающий различные области.

Общие наблюдения о биологическом движении

В эксперименте PLD участникам представлены статические, динамические или рандомизированные динамические белые точки, состоящие из источников света или маркеров захвата движения, которые были размещены на суставах, участвующих в действиях биологических организмов. Несмотря на то, что отдельные точки в PLD не демонстрируют какой-либо явной визуальной связи с другими точками, наблюдатели могут воспринимать связное биологическое движение действий в динамическом PLD. ^[4] Исследования с использованием методов PLD показали, что люди лучше определяют PLD по своей походке по сравнению с другими. ^[3] Люди также способны распознавать различные эмоции в PLD. Обращая особое внимание на язык тела, наблюдатель может распознать гнев, печаль и счастье. Наблюдатели также могут определить пол действующих лиц с помощью некоторых действий в PLD.

Урон от поражения

В крупном исследовании пациентов, перенесших инсульт, было обнаружено, что важные области, которые связаны с дефицитом биологического восприятия движения, включают верхнюю височную борозду и премоторную кору . ^[3] Мозжечок . также участвует в обработке биологических движений ^[4]

Недавнее исследование пациента с агнозией развития , нарушением распознавания объектов, показало, что способность распознавать форму биологических организмов через биологическое движение остается неизменной, несмотря на дефицит восприятия небиологических форм через движение. ^[5]

Нейровизуализация

Недавние исследования в области когнитивной нейробиологии начали фокусироваться на структурах мозга и нейронных сетях , которые участвуют в обработке биологических движений. ^[2] Использование методов транскраниальной магнитной стимуляции позволило предположить, что обработка биологических движений происходит за пределами области MT+/V5, которая может включать как зрительную форму, так и движение. ^[6] движения . Было показано, что задняя верхняя височная борозда активна во время восприятия биологического ^[7] Кроме того, премоторная кора было показано, что активна во время обработки биологических движений, показывая, что система зеркальных нейронов задействована для восприятия и понимания PLD. ^[8] Дальнейшие данные другого исследования показывают, что сеть режима по умолчанию важна для различения биологического и небиологического движения. ^[9] Такие результаты вышеупомянутых исследований показывают, что восприятие биологического движения — это процесс, который задействует несколько различных нейронных систем за пределами сетей, участвующих в визуальной обработке небиологических движений и объектов .

Развитие у детей

Человеческое восприятие и понимание биологического движения в действиях животных развивается с возрастом и обычно заканчивается примерно к пяти годам. ^[10] В эксперименте с трехлетними, четырехлетними и пятилетними детьми и взрослыми участников попросили определить PLD действий животных, таких как ходьба человека, бег и прогулка собаки и летающая птица. Результаты показали, что взрослые и пятилетние дети смогли точно определить действия животных. Однако четырехлетние и трехлетние дети испытывали трудности, хотя четырехлетние значительно лучше определяли действия животных, чем трехлетние. Это говорит о том, что наше восприятие и понимание биологического движения и действий у человеческих детей проходит через процесс развития, достигая потолка возможностей для определения действий животных к пяти годам.

В то время как большинство животных, например кошки, склонны распознавать точечные световые дисплеи своего вида по сравнению с другими видами и зашифрованными PLD, ^[11] трехлетние дети добились наибольшего успеха в идентификации PLD выгуливающейся собаки и наименьшего успеха в идентификации PLD идущего человека. Возможное объяснение этих противоречивых результатов может заключаться в маленьком физическом росте детей и возникающем у них опыте визуальной перспективы: собаки ближе по росту к маленьким детям, в то время как опыт наблюдения и выполнения аналогичных биологических движений идущего человека труднее поддается изучению. появляются из-за роста взрослых и их небольшого опыта ходьбы.

В следующей части эксперимента разных участников попросили идентифицировать одних и тех же животных, отображаемых точечным светом, но со статическими изображениями вместо движущихся точек. Пятилетние дети и взрослые дали результаты случайного выполнения , в то время как более младшие участники были исключены из-за более высокого процента ошибок из-за более сложного характера задания. Таким образом, этот эксперимент предполагает, что в пять лет мы умеем распознавать действия и визуальные формы животных с помощью точечного света. Это исследование также показывает, что опыт биологического движения имеет решающее значение для нашего восприятия и понимания действий. ^[10]

Язык

Похоже, что люди используют схожие когнитивные функции для распознавания реальных глаголов и биологически возможных движений. ^[12] В другом эксперименте исследователи дали участникам задания на лексику и действия, чтобы измерить, сколько времени им потребовалось, чтобы определить, были ли слова реальными или зашифрованные PLD — действием. Участникам потребовалось гораздо больше времени, чтобы идентифицировать псевдослова и зашифрованные PLD. Корреляция времени реакции между словами-глаголами и действиями PLD оказалась довольно сильной (r = 0,56), тогда как корреляция между существительными и действиями PLD была значительно ниже (r = 0,31).

Эти результаты показывают, что люди используют схожие когнитивные функции для идентификации биологических движений и слов, независимо от того, представлены ли они через письменный язык или точечные световые дисплеи. Исследователь предполагает, что эти результаты поддерживают теоретическую основу, называемую воплощенным познанием, которая предполагает, что познание действий и слов может поддерживаться двигательной системой . ^[12]

Психофизика

Некоторые исследования изучают различия между глобальной и локальной обработкой биологического движения; как обрабатывается вся фигура PLD по сравнению с тем, как обрабатываются отдельные точки в PLD. В одном исследовании изучались оба типа обработки в PLD человека, идущего в разных направлениях, путем замены отдельных точек изображениями людей или фигурками, обращенными в разные стороны. ^[13] Результаты показали, что людям сложно воспринимать направление движения глобального PLD, когда локальные точки смотрят в разные стороны, что указывает на то, что мозг использует аналогичный механизм, основанный на форме, для распознавания как глобальных, так и локальных стимулов во время обработки. . Результаты также показывают, что обработка локальных изображений — это автоматический процесс, который может мешать последующей обработке глобальной формы ходячего PLD.

Восприятие биологического движения в PLD зависит как от движения отдельных точек, так и от конфигурации/ориентации тела в целом, а также от взаимодействия между этими локальными и глобальными сигналами. ^[14] Подобно эффекту Тэтчер при восприятии лица, инверсию отдельных точек легко обнаружить, когда вся фигура представлена нормально, но трудно обнаружить, когда весь дисплей представлен в перевернутом виде. Однако недавние электрофизиологические работы предполагают, что конфигурация/ориентация PLD может влиять на движение обрабатывающего PLD на ранних стадиях нейронной обработки. ^[15]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Блейкмор, Сара-Джейн (2001). «От восприятия действия к пониманию намерения». Обзоры природы Неврология . 2 (8): 561–567. дои : 10.1038/35086023 . ПМИД 11483999 . S2CID 53690941 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Риццолатти, Джакомо; Синигалья, Коррадо (20 октября 2016 г.). «Зеркальный механизм: основной принцип работы мозга». Обзоры природы Неврология . 17 (12): 757–765. дои : 10.1038/nrn.2016.135 . ISSN 1471-003X . ПМИД 27761004 . S2CID 13153411 .
^ Сайгин, АП (2007). «Верхние височные и премоторные области мозга, необходимые для восприятия биологического движения» . Мозг: журнал неврологии . 130 (Часть 9): 2452–2461. дои : 10.1093/brain/awm162 . ПМИД 17660183 .
^ Соколов А.А.; Гарабаги, А.; Татагиба, М.С.; Павлова, М. (2009). «Участие мозжечка в сети наблюдения за действиями» . Кора головного мозга . 20 (2): 486–491. дои : 10.1093/cercor/bhp117 . ПМИД 19546157 .
^ Гилайе-Дотан, С.; Бентин, С.; Харель, М.; Рис, Г.; Сайгин, АП (2011). «Нормальная форма, обусловленная биологическим движением, несмотря на нарушение функции вентрального потока» . Нейропсихология . 49 (5): 1033–1043. doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2011.01.009 . ПМЦ 3083513 . ПМИД 21237181 .
^ Мазер, Г.; Баттальини, Л.; Кампана, Г. (2016). «ТМС демонстрирует гибкое использование форм и сигналов движения при восприятии биологического движения» (PDF) . Нейропсихология . 84 : 193–197. doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2016.02.015 . ПМИД 26916969 .
^ Гроссман, Э.; Блейк, Р. (2002). «Области мозга, активные при зрительном восприятии биологического движения» . Нейрон . 35 (6): 1167–1175. дои : 10.1016/s0896-6273(02)00897-8 . ПМИД 12354405 .
^ Сайгин, А.П.; Уилсон, С.М.; Хаглер-младший, диджей; Бейтс, Э.; Серено, Мичиган (2004). «Восприятие биологического движения точечного света активирует премоторную кору головного мозга человека» . Журнал неврологии . 24 (27): 6181–6188. doi : 10.1523/jneurosci.0504-04.2004 . ПМК 6729669 . ПМИД 15240810 .
^ Даян, Э.; Селла, И.; Муковский А.; Дуек, Ю.; Гизе, Массачусетс; Малах, Р.; Флэш, Т. (2016). «Сеть режима по умолчанию отличает биологическое движение от небиологического» . Кора головного мозга . 26 (1): 234–245. дои : 10.1093/cercor/bhu199 . ПМК 4701122 . ПМИД 25217472 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Павлова Марина (24 апреля 2001 г.). «Распознавание точечно-световых биологических проявлений детьми раннего возраста». Восприятие . 30 (8): 925–933. дои : 10.1068/p3157 . ПМИД 11578078 . S2CID 12083203 .
^ Блейк, Рэндольф (1 января 1993 г.). «Кошки воспринимают биологическое движение». Психологическая наука . 4 (1): 54–57. дои : 10.1111/j.1467-9280.1993.tb00557.x . ISSN 0956-7976 . S2CID 145194874 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Биде-Ильдей, Кристель; Туссен, Люсетт (20 сентября 2014 г.). «Являются ли суждения о глаголах действия и точечных человеческих действиях эквивалентными?» . Когнитивная обработка . 16 (1): 57–67. дои : 10.1007/s10339-014-0634-0 . ISSN 1612-4782 . ПМИД 25238900 . S2CID 15153894 .
^ Керр-Гаффни, JE; Хант, Арканзас; Пильц, КС (2016). «Вмешательство локальной формы в восприятие биологического движения» . Внимание, восприятие и психофизика . 78 (5): 1434–1443. дои : 10.3758/s13414-016-1092-9 . ПМЦ 4914516 . ПМИД 27016343 .
^ Миренци, А; Хирис, Э (2011). «Эффект Тэтчер в биологическом движении». Восприятие . 40 (10): 1257–1260. дои : 10.1068/p7077 . ПМИД 22308898 . S2CID 43114908 .
^ Баззелл, Дж; Чабб, Л; Саффорд, AS; Томпсон, Дж. К.; Макдональд, CG (2013). «Скорость обработки биологических форм и движений человека» . ПЛОС ОДИН . 8 (7): e69396. Бибкод : 2013PLoSO...869396B . дои : 10.1371/journal.pone.0069396 . ПМЦ 3722264 . ПМИД 23894467 .

[:02-1] Перейти обратно: ^а ^б Блейкмор, Сара-Джейн (2001). «От восприятия действия к пониманию намерения». Обзоры природы Неврология . 2 (8): 561–567. дои : 10.1038/35086023 . ПМИД 11483999 . S2CID 53690941 .

[:13-2] Перейти обратно: ^а ^б Риццолатти, Джакомо; Синигалья, Коррадо (20 октября 2016 г.). «Зеркальный механизм: основной принцип работы мозга». Обзоры природы Неврология . 17 (12): 757–765. дои : 10.1038/nrn.2016.135 . ISSN 1471-003X . ПМИД 27761004 . S2CID 13153411 .

[3] Сайгин, АП (2007). «Верхние височные и премоторные области мозга, необходимые для восприятия биологического движения» . Мозг: журнал неврологии . 130 (Часть 9): 2452–2461. дои : 10.1093/brain/awm162 . ПМИД 17660183 .

[4] Соколов А.А.; Гарабаги, А.; Татагиба, М.С.; Павлова, М. (2009). «Участие мозжечка в сети наблюдения за действиями» . Кора головного мозга . 20 (2): 486–491. дои : 10.1093/cercor/bhp117 . ПМИД 19546157 .

[5] Гилайе-Дотан, С.; Бентин, С.; Харель, М.; Рис, Г.; Сайгин, АП (2011). «Нормальная форма, обусловленная биологическим движением, несмотря на нарушение функции вентрального потока» . Нейропсихология . 49 (5): 1033–1043. doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2011.01.009 . ПМЦ 3083513 . ПМИД 21237181 .

[6] Мазер, Г.; Баттальини, Л.; Кампана, Г. (2016). «ТМС демонстрирует гибкое использование форм и сигналов движения при восприятии биологического движения» (PDF) . Нейропсихология . 84 : 193–197. doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2016.02.015 . ПМИД 26916969 .

[7] Гроссман, Э.; Блейк, Р. (2002). «Области мозга, активные при зрительном восприятии биологического движения» . Нейрон . 35 (6): 1167–1175. дои : 10.1016/s0896-6273(02)00897-8 . ПМИД 12354405 .

[8] Сайгин, А.П.; Уилсон, С.М.; Хаглер-младший, диджей; Бейтс, Э.; Серено, Мичиган (2004). «Восприятие биологического движения точечного света активирует премоторную кору головного мозга человека» . Журнал неврологии . 24 (27): 6181–6188. doi : 10.1523/jneurosci.0504-04.2004 . ПМК 6729669 . ПМИД 15240810 .

[9] Даян, Э.; Селла, И.; Муковский А.; Дуек, Ю.; Гизе, Массачусетс; Малах, Р.; Флэш, Т. (2016). «Сеть режима по умолчанию отличает биологическое движение от небиологического» . Кора головного мозга . 26 (1): 234–245. дои : 10.1093/cercor/bhu199 . ПМК 4701122 . ПМИД 25217472 .

[:2-10] Перейти обратно: ^а ^б Павлова Марина (24 апреля 2001 г.). «Распознавание точечно-световых биологических проявлений детьми раннего возраста». Восприятие . 30 (8): 925–933. дои : 10.1068/p3157 . ПМИД 11578078 . S2CID 12083203 .

[11] Блейк, Рэндольф (1 января 1993 г.). «Кошки воспринимают биологическое движение». Психологическая наука . 4 (1): 54–57. дои : 10.1111/j.1467-9280.1993.tb00557.x . ISSN 0956-7976 . S2CID 145194874 .

[:3-12] Перейти обратно: ^а ^б Биде-Ильдей, Кристель; Туссен, Люсетт (20 сентября 2014 г.). «Являются ли суждения о глаголах действия и точечных человеческих действиях эквивалентными?» . Когнитивная обработка . 16 (1): 57–67. дои : 10.1007/s10339-014-0634-0 . ISSN 1612-4782 . ПМИД 25238900 . S2CID 15153894 .

[13] Керр-Гаффни, JE; Хант, Арканзас; Пильц, КС (2016). «Вмешательство локальной формы в восприятие биологического движения» . Внимание, восприятие и психофизика . 78 (5): 1434–1443. дои : 10.3758/s13414-016-1092-9 . ПМЦ 4914516 . ПМИД 27016343 .

[14] Миренци, А; Хирис, Э (2011). «Эффект Тэтчер в биологическом движении». Восприятие . 40 (10): 1257–1260. дои : 10.1068/p7077 . ПМИД 22308898 . S2CID 43114908 .

[15] Баззелл, Дж; Чабб, Л; Саффорд, AS; Томпсон, Дж. К.; Макдональд, CG (2013). «Скорость обработки биологических форм и движений человека» . ПЛОС ОДИН . 8 (7): e69396. Бибкод : 2013PLoSO...869396B . дои : 10.1371/journal.pone.0069396 . ПМЦ 3722264 . ПМИД 23894467 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]