Схема тела

Схема тела — это внутренняя модель собственного тела организма, включая положение его конечностей. Невролог сэр Генри Хед первоначально определил его как постуральную модель тела, которая активно организует и модифицирует «впечатления, производимые поступающими сенсорными импульсами, таким образом, что окончательное ощущение положения тела или местоположения поднимается в сознание, наполненное отношение к чему-то, что произошло раньше». Как постуральная модель, отслеживающая положение конечностей, она играет важную роль в контроле действий.

Оно затрагивает аспекты как центральной (мозговые процессы), так и периферической ( сенсорной , проприоцептивной ) систем. Таким образом, схему тела можно рассматривать как совокупность процессов, регистрирующих положение частей тела в пространстве. Схема обновляется во время движения тела. Обычно это неосознанный процесс, который используется в первую очередь для пространственной организации действий. Таким образом, это прагматическое представление пространственных свойств тела, которое включает длину конечностей и сегментов конечностей, их расположение, конфигурацию сегментов в пространстве, форму поверхности тела. Схема тела также играет важную роль в интеграции и использовании инструментов людьми.

Схема тела отличается от образа тела ; различие между ними со временем сложилось .

История

Генри Хед , английский невролог, который провел новаторские исследования соматосенсорной системы и сенсорных нервов, вместе с британским неврологом Гордоном Морганом Холмсом , впервые описал эту концепцию в 1911 году. Впервые эта концепция была названа «постуральной схемой» для описания нарушения пространственного представления пациентов после повреждения теменной доли мозга. Хед и Холмс обсудили две схемы (или схемы): одну схему тела для регистрации позы или движения и другую схему тела для локализации стимулируемых мест на поверхности тела. «Схема тела» стала термином, используемым для обозначения «организованных моделей нас самих». Термин и определение, впервые предложенные Хэдом и Холмсом, выдержали почти сто лет исследований с уточнениями по мере того, как становилось все больше известно о нейробиологии и мозге.

Портрет Генри Хэда, английского невролога-первопроходца, который первым определил и использовал термин «схема тела».

Характеристики

Нейробиологи Патрик Хаггард и Дэниел Вулперт определили семь фундаментальных свойств схемы тела. Оно пространственно закодировано, модульно , адаптируемо , супрамодально, связно, межличностно и обновляется посредством движения .

Пространственное кодирование

Схема тела представляет как положение, так и конфигурацию тела как трехмерного объекта в пространстве. Сочетание сенсорной информации, прежде всего тактильной и зрительной , способствует представлению конечностей в пространстве. Эта интеграция позволяет стимулы во внешнем пространстве по отношению к телу. локализовать Пример Хаггарда и Вольперта показывает сочетание тактильных ощущений руки с информацией об углах суставов руки, что позволяет быстрыми движениями указанной руки прихлопнуть муху.

Модульный

Схема тела не представлена ​​полностью в одной области мозга . Недавние исследования фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) подтверждают более ранние результаты. Например, схемы ног и рук кодируются разными участками мозга, а пальцы вообще представлены отдельной частью.

Адаптируемый

Пластические изменения схемы тела носят активный и непрерывный характер. 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. Было также показано, что развитие схемы тела происходит у маленьких детей . Одно исследование показало, что у этих детей (9-, 14- и 19-месячных) дети старшего возраста обращались с ложками так, чтобы оптимально и удобно держать их во время использования, тогда как дети младшего возраста, как правило, тянули ложки доминирующей рукой, независимо от того, ориентация ложки и простота использования. Показана кратковременная пластичность при интеграции инструментов в схему тела. Иллюзия резиновой руки также продемонстрировала быструю реорганизацию схемы тела в течение нескольких секунд, показывая высокий уровень пластичности и скорости, с которой реорганизуется схема тела. В «Иллюзии» участники видят, как кистью гладят руку манекена, в то время как их собственную руку гладят точно так же. Участники могут чувствовать, что прикосновения к их руке исходят от руки-манекена, и даже что эта рука в каком-то смысле является их собственной рукой.

Супрамодальный

По своей природе схема тела объединяет проприоцептивную (ощущение относительного положения соседних частей тела) и тактильную информацию для поддержания трехмерного представления тела. Однако другая сенсорная информация, особенно зрительная, может находиться в том же представлении тела. Это одновременное участие означает, что внутри схемы тела существуют комбинированные представления, что предполагает участие процесса перевода первичной информации (например, визуальной, тактильной и т. д.) в единую сенсорную модальность или абстрактную, амодальную форму.

последовательный

Схема тела, чтобы функционировать должным образом, должна быть в состоянии постоянно поддерживать последовательную организацию. Для этого он должен быть способен разрешать любые различия между сенсорными входами. Разрешение этих межсенсорных несоответствий может привести к интересным ощущениям, например, тем, которые возникают во время иллюзии резиновой руки.

межличностный

Считается, что схема тела человека используется для представления как собственного тела, так и тел других людей. Считается, что зеркальные нейроны играют роль в межличностных характеристиках схемы тела. Межличностное проецирование схемы своего тела играет важную роль в успешной имитации таких движений, как жесты рук, особенно при сохранении направления и местоположения жеста, но не обязательно при копировании самого точного движения.

Обновлено с движением

Схема рабочего тела должна иметь возможность интерактивно отслеживать движения и положения частей тела в пространстве. Нейроны премоторной коры могут способствовать этой функции. Класс нейронов премоторной коры — мультисенсорный . Каждый из этих мультисенсорных нейронов реагирует на тактильные, а также на зрительные стимулы. Нейрон имеет тактильное рецептивное поле (реагирующая область на поверхности тела), обычно расположенное на лице, руках или кистях. Этот же нейрон реагирует и на зрительные стимулы в пространстве вблизи тактильного рецептивного поля. Например, если тактильное рецептивное поле нейрона покрывает руку, тот же нейрон будет реагировать на зрительные стимулы в пространстве возле руки. Как показали Грациано и его коллеги, зрительное рецептивное поле будет обновляться при движении руки, перемещаясь в пространстве по мере движения руки. Аналогичные рецептивные поля нейронов, ориентированные на части тела, относятся и к лицу. Эти нейроны, по-видимому, контролируют расположение частей тела и расположение близлежащих объектов относительно частей тела. Подобные свойства нейронов 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, зрительных и сенсорных компонентов, которые способствуют созданию мысленной концепции своего тела, те же процессы, которые способствуют созданию схемы тела, также способны включать внешние объекты в ментальную концепцию. представление о своем теле. Отчасти философская, отчасти нейробиологическая, эта концепция основывается на идеях пластичности и адаптации и пытается ответить на вопрос, где заканчивается схема тела.

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

Поддерживающие аргументы

Точки зрения, разделяемые теми, кто согласен с теорией расширенной схемы тела, соответствуют рассуждениям, поддерживающим теории использования орудий .

В некоторых исследованиях попытки понять ассимиляцию инструментов используются для аргументации существования расширенной схемы тела. В эксперименте, включающем использование и взаимодействие с шерстяными предметами, испытуемые проверялись на их способность воспринимать остаточные изображения шерстяных предметов в различных контекстах. Испытуемым привыкали к темной комнате, а затем им показывали короткую (1 миллисекунду) вспышку света с целью вызвать эффект остаточного изображения своих рук, которые они вытягивали перед собой во время эксперимента. Последующее перемещение руки приведет к тому, что остаточное изображение «бледнеет» или исчезнет при движении, тем самым указывая на то, что особенность (рука) отслеживается и интегрируется в схему тела человека. Чтобы проверить интеграцию бессмысленных шерстяных предметов, испытуемые испытывали четыре различных контекста.

1. Испытуемые держали шерстяные предметы в каждой руке, и одна рука (активная рука) двигалась, все еще удерживая предмет (активный объект).
2. Используя активную руку, активный предмет шерсти можно было уронить, как только было воспринято остаточное изображение.
3. Активной рукой можно было схватить активный предмет из шерсти, как только было воспринято остаточное изображение.
4. Испытуемые должны были держаться за механическое устройство, удерживающее шерстяной предмет. Как только остаточное изображение было воспринято, активная рука субъекта заставляла механическое устройство ронять шерстяной предмет.

Во всех ситуациях, кроме четвертой, испытуемые испытывали тот же эффект «затухания», как и при использовании только руки. Таким образом, это указывает на то, что шерстяные объекты были интегрированы в схему их тела, и способствует идее использования телом проприоцептивных и зрительных 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.

Несогласные аргументы

Альтернативная точка зрения заключается в том, что тело является пределом любой схемы тела.

Пример этого разделения можно найти в исследовании и обсуждении личного и внеличностного внимания, где личное относится к самоощущению тела (схеме тела), а внеличностное относится ко всему внешнему по отношению к таковому. Некоторые исследования подтверждают утверждение, что эти две категории совершенно различны и не смешиваются, в отличие от того, что описывает теория расширенной схемы тела. Доказательства этого в первую очередь обнаруживаются у субъектов с односторонним пренебрежением, как, например, в случае с СЭД, который был мужчиной средних лет с повреждением правого полушария головного мозга. Когда его проверяли на гемипространственное пренебрежение с использованием традиционных методов, таких как чтение предложений и тесты на отмену, у EDS было мало признаков, а при более позднем обследовании вообще не было никаких признаков, что заставило врачей поверить, что он нормальный. Однако у него постоянно были проблемы с физиотерапией, потому что он утверждал, что не видит свою левую ногу; При дальнейшем обследовании выяснилось, что у ЭДС был особый тип гемипространственного пренебрежения, который влиял только на восприятие его тела. Двигательная функция левой стороны его тела была нарушена, хотя и не полностью нарушена, однако при выполнении таких задач, как бритье, он неизменно не брил левую сторону лица. Это заставило некоторых исследователей поверить в существование различия между личным и внеличностным пренебрежением, что, таким образом, отражает аналогичное различие в самой схеме тела.

Сопутствующие расстройства

Деафферентация

, наиболее прямое из родственных расстройств , Деафферентация возникает, когда сенсорная информация от тела снижается или отсутствует, не затрагивая мотонейроны . Самый известный случай этого расстройства - «ИВ», который потерял всю сенсорную информацию ниже шеи, что привело к временному параличу. Ему пришлось заново учиться контролировать свои движения, используя только свой сознательный образ тела и визуальную обратную связь. В результате, когда постоянный зрительный сигнал теряется во время какой-либо деятельности, например ходьбы, он становится невозможным выполнить задачу, что может привести к падению или просто остановке. ИВ требует постоянного внимания к задачам, чтобы иметь возможность точно их выполнять, демонстрируя, насколько автоматическим и подсознательным на самом деле является процесс интеграции осязания и проприоцепции в схему тела.

Аутотопагнозия

Аутотопагнозия обычно возникает после поражения левой теменной области. Пациенты с этим расстройством совершают ошибки, возникающие в результате путаницы соседних частей тела. Например, пациент может указать на свое колено, когда его попросят показать на бедро. Поскольку расстройство затрагивает схему тела, ошибки локализации могут быть допущены как на собственном теле пациента, так и на теле других людей. Пространственное единство тела внутри схемы тела было нарушено настолько, что оно было неправильно сегментировано по отношению к другим его модульным частям.

Фантомная конечность

Фантомные конечности — это явление, которое возникает после ампутации конечности у человека. В 90–98% случаев люди с ампутированными конечностями сообщают, что чувствуют, что вся или часть конечности или части тела все еще на месте, занимая место. Человек с ампутированной конечностью может воспринимать конечность как полностью контролируемую, так и парализованную . Распространенным побочным эффектом фантомных конечностей является фантомная боль в конечностях. Нейрофизиологические механизмы возникновения фантомных конечностей все еще обсуждаются. Распространенная теория утверждает, что афферентные нейроны , деафферентированные из-за ампутации, обычно переназначаются на соседние области коры головного мозга. Это может привести к тому, что люди с ампутированными конечностями сообщат, что чувствуют прикосновение к их отсутствующей конечности, когда стимулируется, казалось бы, несвязанная часть тела (например, если прикоснуться к лицу, но человек с ампутированными конечностями также чувствует, как его отсутствующую руку гладят в определенном месте). Другой аспект фантомных конечностей заключается в том, что эфферентная копия (моторная обратная связь), отвечающая за передачу данных о положении схеме тела, не ослабевает быстро. Таким образом, человек с ампутированной конечностью может считать, что отсутствующая часть тела все еще находится в фиксированном или подвижном положении.

Другие

Асоматогнозия , соматопарафрения , анозогнозия , анозодиафория , аллохирия и гемипространственное пренебрежение — все они включают (или в некоторых случаях включают) аспекты нарушения схемы тела. Гемипространственное пренебрежение не является редкостью, поскольку иногда его причиной становятся инсульты .

Использование инструмента

Макаки-резусы могут быть обучены использованию элементарных инструментов, но никогда не было доказано, что они спонтанно используют инструменты в дикой природе.

Схема тела не только должна иметь возможность интегрироваться и формировать трехмерное представление тела, но также играет важную роль в использовании инструментов . Исследования, регистрирующие активность нейронов во внутритеменной коре у макак, показали, что по мере обучения схема тела макака обновляется и включает в схему тела инструменты, например те, которые используются для достижения цели. У людей схема тела играет важную роль как в простом, так и в сложном использовании инструментов, гораздо больше, чем у макак. Для этой интеграции также не требуется обширное обучение.

Механизмы, с помощью которых инструменты интегрируются в схему тела, до конца не изучены. Однако исследования с длительными тренировками показали интересные явления . При использовании инструментов обеими руками в скрещенной позе поведенческие эффекты меняются так же, как и при скрещивании только рук. Таким образом, сенсорные стимулы доставляются в руки одинаково, прямо или косвенно через инструменты. Эти исследования показывают, что разум включает инструменты в те же или похожие области, что и соседние руки. В недавних исследованиях краткосрочной пластичности схемы тела участвовали люди, не имеющие предварительной подготовки к работе с инструментами. Эти результаты, полученные на основе связи между остаточными изображениями и схемой тела, показывают, что инструменты включаются в схему тела в течение нескольких секунд, независимо от продолжительности обучения, хотя результаты не распространяются на другие виды, кроме людей.

Путаница с образом тела

Исторически сложилось так, что схема тела и образ тела обычно смешивались, использовались как взаимозаменяемые или плохо определялись. В науке и других сферах эти два термина до сих пор часто неверно истолковываются или путаются. Были предприняты усилия, чтобы различить эти два понятия и дать им четкое и различимое определение. 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 сознательное восприятие человеком своего внешнего вида. Это то, как люди видят себя, представляя себя в уме или воспринимая себя в зеркале. Образ тела отличается от схемы тела, как восприятие отличается от движения. Оба могут участвовать в действии, особенно при изучении новых движений.

См. также

• Образ тела (медицина)
• Мультисенсорная интеграция
• Иллюзия переноса тела
• Периферическая нейропатия
• Схема (психология)
• Теория схемы внимания