Схема тела

Схема тела — это внутренняя модель организма относительно его собственного тела, включая положение его конечностей. Невролог сэр Генри Хед изначально определил ее как постуральную модель тела, которая активно организует и изменяет «впечатления, производимые входящими сенсорными импульсами таким образом, что конечное ощущение положения тела или местоположения поднимается в сознание, заряженное отношением к чему-то, что произошло раньше». ^[1] Как постуральная модель, которая отслеживает положение конечностей, она играет важную роль в контроле действия.

Она включает аспекты как центральных (процессы мозга), так и периферических ( сенсорные , проприоцептивные ) систем. Таким образом, схему тела можно считать совокупностью процессов, которая регистрирует положение частей тела в пространстве. Схема обновляется во время движения тела. Обычно это неосознаваемый процесс, который используется в основном для пространственной организации действия. Поэтому это прагматическое представление пространственных свойств тела, которое включает длину конечностей и сегментов конечностей, их расположение, конфигурацию сегментов в пространстве и форму поверхности тела. ^{[2] [3] [4] [5]} Схема тела также играет важную роль в интеграции и использовании инструментов людьми. ^{[6] [7] [8] [9]}

Схема тела отличается от образа тела ; различие между ними развивалось с течением времени.

Генри Хед , английский невролог, который провел пионерскую работу в области соматосенсорной системы и сенсорных нервов, совместно с британским неврологом Гордоном Морганом Холмсом , впервые описал эту концепцию в 1911 году. ^[10] Концепция была впервые названа «схемой осанки» для описания неупорядоченного пространственного представления пациентов после повреждения теменной доли мозга. Хед и Холмс обсудили две схемы (или схем): одну схему тела для регистрации позы или движения и другую схему тела для локализации стимулированных мест на поверхности тела. «Схема тела» стала термином, используемым для «организованных моделей нас самих». ^[10] Термин и определение, впервые предложенные Хедом и Холмсом, выдержали почти столетие исследований с уточнениями по мере того, как становилось больше известно о нейронауке и мозге. ^[2]

Нейробиологи Патрик Хаггард и Дэниел Вулперт выделили семь фундаментальных свойств схемы тела. Она пространственно закодирована, модульна , адаптивна , супрамодальна, связна, межличностна и обновляется движением . ^[2]

Схема тела представляет как положение, так и конфигурацию тела как трехмерного объекта в пространстве. Сочетание сенсорной информации, в первую очередь тактильной и визуальной , способствует представлению конечностей в пространстве. ^{[2] [4]} Эта интеграция позволяет локализовать стимулы во внешнем пространстве по отношению к телу. ^[6] Пример Хаггарда и Вольперта показывает сочетание тактильного ощущения руки с информацией об углах суставов руки, что позволяет совершать быстрые движения указанной руки, чтобы прихлопнуть муху. ^[2]

Схема тела не представлена ​​полностью в одной области мозга . ^[2] Недавние исследования фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии) подтверждают более ранние результаты. Например, схема для ног и рук кодируется разными областями мозга, в то время как пальцы представлены отдельной частью полностью. ^[11]

Пластические изменения в схеме тела активны и непрерывны. 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 жизни. ^[2] Было показано, что развитие схемы тела также происходит у маленьких детей . Одно исследование показало, что у этих детей (9-, 14- и 19-месячных) дети постарше держали ложки так, чтобы оптимально и удобно их держать для использования, тогда как дети помладше, как правило, тянулись своей доминирующей рукой, независимо от ориентации ложки и возможной простоты использования. ^[12] Краткосрочная пластичность была показана при интеграции инструментов в схему тела. ^{[7] [9]} Иллюзия резиновой руки также показала быструю реорганизацию схемы тела в масштабе времени секунд, показывая высокий уровень пластичности и скорости, с которой реорганизуется схема тела. ^[13] В Иллюзии участники видят, как кисть гладят по поддельной руке, в то время как их собственную руку гладят точно так же. Участники могут чувствовать, что прикосновения к их руке исходят от поддельной руки, и даже что поддельная рука, в некотором роде, является их собственной рукой.

По своей природе схема тела объединяет проприоцептивную (чувство относительного положения соседних частей тела) и тактильную информацию для поддержания трехмерного представления тела. Однако другая сенсорная информация, особенно визуальная, может быть в том же представлении тела. Это одновременное участие означает, что в схеме тела есть объединенные представления, что предполагает участие процесса перевода первичной информации (например, визуальной, тактильной и т. д.) в единую сенсорную модальность или абстрактную, амодальную форму. ^[2]

Схема тела, чтобы функционировать должным образом, должна быть способна поддерживать непрерывную когерентную организацию. ^[2] Для этого она должна быть способна разрешать любые различия между сенсорными входами. Разрешение этих межсенсорных несоответствий может привести к интересным ощущениям, таким как те, которые испытываются во время Иллюзии Резиновой Руки. ^[13]

Считается, что схема тела человека используется для представления как собственного тела, так и тел других. Зеркальные нейроны , как полагают, 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 хендлинга и местоположения жеста, но не обязательно копируя само движение в точности. ^[11]

Рабочая схема тела должна быть способна интерактивно отслеживать движения и положения частей тела в пространстве. ^[2] Нейроны в премоторной коре могут способствовать этой функции. Класс нейронов в премоторной коре является мультисенсорным . Каждый из этих мультисенсорных нейронов реагирует на тактильные стимулы, а также на визуальные стимулы. Нейрон имеет тактильное рецептивное поле (чувствительная область на поверхности тела), как правило, на лице, руках или кистях. Тот же нейрон также реагирует на визуальные стимулы в пространстве рядом с тактильным рецептивным полем. Например, если тактильное рецептивное поле нейрона охватывает руку, тот же нейрон будет реагировать на визуальные стимулы в пространстве рядом с рукой. Как показали Грациано и коллеги, визуальное рецептивное поле будет обновляться с движением руки, перемещаясь в пространстве по мере движения руки. ^{[14] [15]} Похожие рецептивные поля нейронов, центрированные на частях тела, относятся к лицу. Эти нейроны, по-видимому, отслеживают местоположение частей тела и местоположение близлежащих объектов относительно частей тела. Подобные нейронные свойства могут быть также важны для способности включать внешние объекты в схему тела, например, при использовании инструментов.

Идея расширенной схемы тела заключается в том, что, помимо проприоцептивных, визуальных и сенсорных компонентов, которые способствуют созданию ментальной концепции тела, те же самые процессы, которые способствуют созданию схемы тела, также способны включать внешние объекты в ментальную концепцию тела. ^[16] Частично философская и частично нейробиологическая, эта концепция строится на идеях пластичности и адаптации, чтобы попытаться ответить на вопрос о том, где заканчивается схема тела.

Ведутся споры о том, существует ли эта концепция на самом деле, при этом одна сторона утверждает, что схема тела не простирается за пределы тела, а другая сторона полагает обратное. ^{[17] [18]}

Точка зрения, разделяемая сторонниками теории расширенной схемы тела, следует рассуждениям, соответствующим тем, которые поддерживают 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 были проверены на их способность воспринимать остаточные изображения шерстяных предметов в различных контекстах. Испытуемые приучили свои глаза к темной комнате, а затем им показали короткую (1 миллисекунду) вспышку света, намереваясь вызвать эффект остаточного изображения их рук, которые они держали перед собой во время эксперимента. Последующее движение руки приводило к тому, что остаточное изображение «затухало» или исчезало по мере ее движения, тем самым указывая на то, что черта (рука) отслеживалась и интегрировалась 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 шерстяной предмет отбрасывался после того, как воспринималось остаточное изображение.
3. Используя активную руку, можно было схватить активный шерстяной предмет, как только было воспринято остаточное изображение.
4. Испытуемые должны были держать механическое устройство, которое удерживало шерстяной предмет. После того, как остаточное изображение воспринималось, активная рука субъекта заставляла механическое устройство ронять шерстяной предмет.

Во всех ситуациях, кроме четвертой, субъекты испытывали тот же эффект «затухания», что и с одной рукой. Таким образом, это указывает на то, что шерстяные объекты были интегрированы в схему их тела, и поддерживает идею об использовании телом проприоцептивных и визуальных элементов для создания расширенной схемы тела. Механическое устройство выступало в качестве посредника между субъектом и активным объектом, и неспособность субъектов обнаружить остаточное изображение в этом контексте указывает на то, что эта концепция расширения ограничена чувствительностью только к тому, с чем тело находится в непосредственном контакте. ^[7]

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

Пример такого разделения можно найти в исследовании и обсуждении личного и внеличностного внимания, где личное относится к ощущению телом самого себя (схема тела), а внеличностное относится ко всему внешнему по отношению к нему. Некоторые исследования подтверждают утверждение, что эти две категории являются чисто различными и не смешиваются, вопреки тому, что описывает теория расширенной схемы тела. Доказательства этого в первую очередь обнаруживаются у субъектов с односторонним игнорированием, например, в случае EDS, который был мужчиной средних лет с повреждением правого полушария мозга. Когда его проверяли на одностороннее игнорирование с использованием традиционных мер, таких как тесты на чтение предложений и отмену, EDS показал мало признаков, а при последующем обследовании не показал вообще никаких признаков, что заставило врачей поверить, что он нормальный. Однако у него постоянно возникали проблемы с физиотерапией, потому что он утверждал, что не видит свою левую ногу; при дальнейшем обследовании было известно, что у EDS был особый тип одностороннего игнорирования, который влиял только на восприятие его тела. Двигательная функция левой стороны его тела была негативно затронута, хотя и не полностью нарушена, однако при попытке выполнить такие задачи, как бритье, он неизменно не брил левую сторону своего лица. Это привело некоторых исследователей к мысли, что существует различие между личным и внеличностным пренебрежением, которое, таким образом, отражает аналогичное различие с самой схемой тела. ^[19]

Наиболее прямое из связанных расстройств , деафферентация, происходит из-за потери сенсорного входа от афферентных сенсорных нервов, не затрагивая двигательные нейроны . Самый известный случай этого расстройства - "IW", который потерял весь сенсорный вход ниже шеи, что привело к временному параличу. Он был вынужден заново учиться контролировать свои движения, используя только свой сознательный образ тела и визуальную обратную связь. В результате, когда во время деятельности, такой как ходьба, теряется постоянный визуальный вход, для него становится невозможным выполнить задачу, что может привести к падению или просто остановке. IW требует постоянного внимания к задачам, чтобы иметь возможность выполнить их точно, демонстрируя, насколько автоматическим и подсознательным на самом деле является процесс интеграции прикосновения и проприоцепции в схему тела. ^[20]

Аутотопагнозия обычно возникает после поражений левой теменной доли. Пациенты с этим расстройством допускают ошибки, которые возникают из-за путаницы между соседними частями тела. Например, пациент может указать на свое колено, когда его просят указать на бедро. Поскольку расстройство затрагивает схему тела, ошибки локализации могут быть сделаны как на собственном теле пациента, так и на теле других. Пространственное единство тела в схеме тела было нарушено таким образом, что оно было неправильно сегментировано по отношению к его другим модульным частям. ^[21]

Фантомные конечности — это явление, которое возникает после ампутации конечности у человека. В 90–98% случаев ампутанты сообщают об ощущении того, что вся или часть конечности или части тела все еще там, занимая пространство. ^[22] Ампутант может ощущать конечность под полным контролем или парализованной . Распространенным побочным эффектом фантомных конечностей является фантомная боль в конечности. Нейрофизиологические механизмы, с помощью которых возникают фантомные конечности, все еще являются предметом дискуссий. ^[23] Распространенная теория утверждает, что афферентные нейроны , будучи деафферентированными из-за ампутации, обычно переназначаются на соседние корковые области в мозге. Это может привести к тому, что ампутанты сообщают о чувстве прикосновения к своей отсутствующей конечности, когда стимулируют, казалось бы, не связанную с ней часть тела (например, если трогают лицо, но ампутант также чувствует, что его отсутствующую руку поглаживают в определенном месте). Другим аспектом фантомных конечностей является то, что эфферентная копия (моторная обратная связь), ответственная за сообщение о положении в схему тела, не затухает быстро. Таким образом, отсутствующая часть тела может быть приписана ампутантом как все еще находящаяся в фиксированном или подвижном положении. ^[2]

Асоматогнозия , соматопарафрения , анозогнозия , анозодиафория , аллохирия и одностороннее пространственное игнорирование — все это включает (или в некоторых случаях включает) аспекты нарушенной схемы тела. Одностороннее пространственное игнорирование не является редкостью, поскольку иногда его вызывают инсульты .

Схема тела не только должна быть способна интегрироваться и формировать трехмерное представление тела, но и играть важную роль в использовании инструментов . ^[9] Исследования, регистрирующие нейронную активность в интрапариетальной коре у макак, показали, что при обучении схема тела макак обновляется, включая в нее инструменты, например, используемые для дотягивания. ^[9] У людей схема тела играет важную роль как в использовании простых, так и сложных инструментов, намного превосходя таковую у макак. ^{[6] [8] [9]} Для этой интеграции также не требуется обширного обучения. ^[11]

Механизмы, посредством которых инструменты интегрируются в схему тела, до конца не изучены. Однако исследования с долгосрочным обучением показали интересные явления . При владении инструментами в обеих руках в скрещенной позе поведенческие эффекты меняются так же, как и при скрещенных только руках. Таким образом, сенсорные стимулы доставляются одинаково, будь то в руки напрямую или косвенно через инструменты. Эти исследования предполагают, что разум включает инструменты в те же или подобные области, что и в соседние руки. ^[9] Недавние исследования краткосрочной пластичности схемы тела использовали людей без какой-либо предварительной подготовки с инструментами. Эти результаты, полученные из связи между остаточными изображениями и схемой тела, показывают, что инструменты включаются в схему тела в течение нескольких секунд, независимо от продолжительности обучения, хотя эти результаты не распространяются на другие виды, кроме людей. ^[6]

Исторически схема тела и образ тела обычно смешивались, использовались взаимозаменяемо или плохо определялись. В науке и в других местах эти два термина по-прежнему часто неправильно приписываются или путаются. Были предприняты попытки различить их и определить их ясными и дифференцируемыми способами. ^[24] Образ тела состоит из восприятий, установок и убеждений относительно своего тела. Напротив, схема тела состоит из сенсомоторных способностей, которые контролируют движение и позу.

Образ тела может включать осознанное восприятие человеком своей физической внешности. Это то, как люди видят себя, представляя себя в уме или воспринимая себя в зеркале. Образ тела отличается от схемы тела так же, как восприятие отличается от движения. Оба могут быть задействованы в действии, особенно при изучении новых движений.

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