Schemat ciała
Schemat ciała to koncepcja stosowana w wielu dyscyplinach, w tym w psychologii , neuronauce , filozofii , medycynie sportowej i robotyce . Neurolog Sir Henry Head pierwotnie zdefiniował to jako posturalny model ciała, który aktywnie organizuje i modyfikuje „wrażenia wytwarzane przez napływające impulsy czuciowe w taki sposób, że ostateczne odczucie pozycji ciała lub umiejscowienia wznosi się do świadomości naładowanej związek z czymś, co zdarzyło się wcześniej”. Jako model posturalny, który śledzi położenie kończyn, odgrywa ważną rolę w kontroli działania. Obejmuje aspekty zarówno ośrodkowego (procesy mózgowe), jak i obwodowego ( czuciowego , proprioceptywnego ) układu. Zatem schemat ciała można uznać za zbiór procesów, które rejestrują pozycję części ciała w przestrzeni. Schemat jest aktualizowany podczas ruchu ciała. Jest to zazwyczaj proces nieświadomy i służy przede wszystkim do przestrzennej organizacji działań. Jest to zatem pragmatyczne przedstawienie właściwości przestrzennych ciała, które obejmuje długość kończyn i segmentów kończyn, ich rozmieszczenie, konfigurację segmentów w przestrzeni oraz kształt powierzchni ciała. Schemat ciała odgrywa również ważną rolę w integracji i używaniu narzędzi przez ludzi.
Stopniowo wykształciło się wyraźne odróżnienie schematu ciała od obrazu ciała .
Historia
Henry Head , angielski neurolog, który prowadził pionierskie prace nad układem somatosensorycznym i nerwami czuciowymi, wraz z brytyjskim neurologiem Gordonem Morganem Holmesem , po raz pierwszy opisał tę koncepcję w 1911 r. Koncepcja ta została po raz pierwszy nazwana „schematem posturalnym”, aby opisać nieuporządkowaną reprezentację przestrzenną pacjentów po uszkodzeniu płata ciemieniowego mózgu. Head i Holmes omówili dwa schematy (lub schematy): jeden schemat ciała do rejestracji postawy lub ruchu, a drugi schemat ciała do lokalizacji stymulowanych miejsc na powierzchni ciała. „Schemat ciała” stał się terminem używanym na określenie „zorganizowanych modeli nas samych”. Termin i definicja po raz pierwszy zaproponowane przez Heada i Holmesa przetrwały prawie sto lat badań z wyjaśnieniami, ponieważ coraz więcej wiadomo o neuronauce i mózgu.
Nieruchomości
Neuronaukowcy Patrick Haggard i Daniel Wolpert zidentyfikowali siedem podstawowych właściwości schematu ciała. Jest zakodowany przestrzennie, modułowy , elastyczny , supramodalny, spójny, interpersonalny i aktualizowany wraz z ruchem .
Kodowanie przestrzenne
Schemat ciała reprezentuje zarówno pozycję, jak i konfigurację ciała jako trójwymiarowego obiektu w przestrzeni. Połączenie informacji sensorycznych, głównie dotykowych i wizualnych , przyczynia się do reprezentacji kończyn w przestrzeni. Integracja ta pozwala na bodźców w przestrzeni zewnętrznej względem ciała. Przykład Haggarda i Wolperta pokazuje połączenie czucia dotykowego ręki z informacją o kątach stawu ramienia, które pozwalają na szybkie ruchy tego ramienia w celu odepchnięcia muchy.
Modułowy
Schemat ciała nie jest w pełni reprezentowany w jednym regionie mózgu . Niedawne fMRI (funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego) potwierdzają wcześniejsze wyniki. Na przykład schemat stóp i dłoni jest kodowany przez różne regiony mózgu, podczas gdy palce są całkowicie reprezentowane przez oddzielną część.
Dający się przystosować
Plastyczne zmiany w schemacie ciała są aktywne i ciągłe. Na przykład stopniowe zmiany w schemacie ciała muszą następować przez całe życie jednostki, w miarę jak rośnie, a bezwzględne i względne rozmiary części ciała zmieniają się w ciągu życia. Wykazano również, że rozwój schematu ciała występuje u małych dzieci . Jedno z badań wykazało, że w przypadku tych dzieci (w wieku 9, 14 i 19 miesięcy) starsze dzieci radziły sobie z łyżkami tak, aby optymalnie i wygodnie je chwytać podczas używania, podczas gdy młodsze dzieci sięgały dominującą ręką, niezależnie od orientację łyżki i ewentualną łatwość użycia. Wykazano krótkoterminową plastyczność przy integracji narzędzi ze schematem ciała. Iluzja gumowej ręki pokazała również szybką reorganizację schematu ciała w skali sekund, ukazując wysoki poziom plastyczności i szybkości, z jaką reorganizuje się schemat ciała. W Iluzji uczestnicy oglądają manekin ręki głaskanej pędzlem, podczas gdy ich własna ręka jest głaskana identycznie. Uczestnicy mogą czuć, że dotknięcia ich dłoni pochodzą od sztucznej ręki, a nawet, że sztuczna ręka jest w pewnym sensie ich własną ręką.
Supramodalny
Ze swej natury schemat ciała integruje informacje proprioceptywne (poczucie względnego położenia sąsiednich części ciała) i dotykowe, aby zachować trójwymiarową reprezentację ciała. Jednak inne informacje sensoryczne, zwłaszcza wizualne, mogą znajdować się w tej samej reprezentacji ciała. To równoczesne uczestnictwo oznacza, że w schemacie ciała występują połączone reprezentacje, co sugeruje zaangażowanie procesu tłumaczenia podstawowych informacji (np. wizualnych, dotykowych itp.) na pojedynczą modalność sensoryczną lub abstrakcyjną, amodalną formę.
Zgodny
Schemat ciała, aby prawidłowo funkcjonować, musi być w stanie stale utrzymywać spójną organizację. Aby to zrobić, musi być w stanie rozwiązać wszelkie różnice między wejściami sensorycznymi. Rozwiązanie tych międzyzmysłowych niespójności może zaowocować ciekawymi wrażeniami, takimi jak te, których doświadcza się podczas iluzji gumowej dłoni.
interpersonalne
Uważa się, że schemat ciała jednostki jest używany do reprezentowania zarówno własnego ciała, jak i ciał innych osób. Uważa się, że neurony lustrzane odgrywają rolę w interpersonalnych cechach schematu ciała. Interpersonalna projekcja schematu własnego ciała odgrywa ważną rolę w skutecznym naśladowaniu ruchów, takich jak gesty rąk, zwłaszcza przy zachowaniu ręczności i umiejscowienia gestu, ale niekoniecznie kopiując dokładny ruch.
Zaktualizowano wraz z ruchem
Działający schemat ciała musi być w stanie interaktywnie śledzić ruchy i położenie części ciała w przestrzeni. Neurony w korze przedruchowej mogą przyczyniać się do tej funkcji. Klasa neuronów w korze przedruchowej jest multisensoryczna . Każdy z tych multisensorycznych neuronów reaguje na bodźce dotykowe, a także na bodźce wzrokowe. Neuron ma dotykowe pole receptywne (obszar reagujący na powierzchni ciała), zwykle na twarzy, ramionach lub dłoniach. Ten sam neuron reaguje również na bodźce wzrokowe w przestrzeni w pobliżu dotykowego pola recepcyjnego. Na przykład, jeśli dotykowe pole receptywne neuronu obejmuje ramię, ten sam neuron będzie reagował na bodźce wzrokowe w przestrzeni w pobliżu ramienia. Jak wykazali Graziano i współpracownicy, pole recepcyjne wzroku będzie aktualizować się wraz z ruchem ramienia, przesuwając się w przestrzeni, gdy ramię się porusza. Podobne neuronowe pola recepcyjne skupione na częściach ciała odnoszą się do twarzy. Te neurony najwyraźniej monitorują położenie części ciała i położenie pobliskich obiektów w odniesieniu do części ciała. Podobne właściwości neuronalne mogą być również ważne dla zdolności włączania obiektów zewnętrznych do schematu ciała, na przykład podczas używania narzędzi.
Rozszerzony schemat ciała
Idea rozszerzonego schematu ciała polega na tym, że oprócz proprioceptywnych, wzrokowych i czuciowych komponentów, które przyczyniają się do tworzenia mentalnej koncepcji własnego ciała, te same procesy, które składają się na schemat ciała, są również w stanie włączyć obiekty zewnętrzne do mentalnego koncepcja własnego ciała. Koncepcja ta, częściowo filozoficzna, a częściowo neurobiologiczna, opiera się na ideach plastyczności i adaptacji, próbując odpowiedzieć na pytanie, gdzie kończy się schemat ciała.
Trwa debata na temat tego, czy ta koncepcja naprawdę istnieje, przy czym jedna strona argumentuje, że schemat ciała nie wykracza poza ciało, a druga strona uważa inaczej.
Argumenty wspierające
Perspektywa podzielana przez tych, którzy zgadzają się z teorią rozszerzonego schematu ciała, podąża za rozumowaniem zgodnym z takim, które wspiera teorie używania narzędzi .
W niektórych badaniach próby zrozumienia asymilacji narzędzi są wykorzystywane do argumentowania za istnieniem rozszerzonego schematu ciała. W eksperymencie obejmującym użycie i interakcję z wełnianymi przedmiotami badani zostali przetestowani pod kątem ich zdolności postrzegania powidoków wełnianych przedmiotów w różnych kontekstach. Badani przyzwyczajali swoje oczy do ciemnego pokoju, a następnie pokazywano im krótki (1 milisekundowy) błysk światła, który miał wywołać efekt powidoku ich ramion, które trzymali przed sobą podczas eksperymentu. Poruszanie ręką później powodowałoby „zanikanie” lub znikanie powidoku podczas ruchu, wskazując w ten sposób, że cecha (ramię) była śledzona i integrowana ze schematem ciała osoby. Aby przetestować integrację bezsensownych obiektów wełnianych, badani doświadczyli czterech różnych kontekstów.
- Badani trzymali wełniane przedmioty w każdej ręce, a jedna ręka (ręka aktywna) poruszała się, wciąż trzymając przedmiot (obiekt aktywny).
- Używając aktywnej ręki, aktywny wełniany przedmiot byłby upuszczony po wykryciu powidoku.
- Używając aktywnej ręki, można by chwycić aktywny przedmiot z wełny po dostrzeżeniu powidoku.
- Badani mieli trzymać się mechanicznego urządzenia, które trzymało wełniany przedmiot. Po dostrzeżeniu powidoku aktywna ręka podmiotu powodowała, że urządzenie mechaniczne upuszczało wełniany przedmiot.
We wszystkich sytuacjach poza czwartą badani doświadczali tego samego efektu „zanikania”, jak w przypadku samej ręki. Wskazywałoby to zatem, że wełniane przedmioty zostały zintegrowane ze schematem ich ciała i stanowi wsparcie dla idei wykorzystania przez ciało elementów proprioceptywnych i wizualnych do stworzenia rozszerzonego schematu ciała. Mechaniczne urządzenie działało jako pośrednik między podmiotem a obiektem aktywnym, a brak wykrycia przez badanych powidoku w tym kontekście wskazuje, że ta koncepcja rozszerzenia ogranicza się do bycia wrażliwym tylko na to, z czym ciało ma bezpośredni kontakt.
Argumenty odrębne
Alternatywna perspektywa jest taka, że ciało jest granicą każdego rodzaju schematu ciała.
Przykład tego podziału można znaleźć w badaniu i dyskusji na temat uwagi osobistej i pozaosobowej, gdzie osobista odnosi się do poczucia ciała samego siebie (schematu ciała), a pozaosobista odnosi się do wszystkiego, co zewnętrzne. Niektóre badania potwierdzają twierdzenie, że te dwie kategorie są całkowicie odrębne i nie mieszają się, w przeciwieństwie do tego, co opisuje teoria rozszerzonego schematu ciała. Dowody na to można znaleźć przede wszystkim u osób z jednostronnym zaniedbaniem, na przykład w przypadku EDS, który był mężczyzną w średnim wieku z uszkodzeniem prawej półkuli mózgu. Kiedy był testowany pod kątem zaniedbywania stronniczego przy użyciu tradycyjnych metod, takich jak czytanie zdań i testy anulowania, EDS wykazywał niewiele oznak, a po późniejszym badaniu nie wykazywał żadnych oznak, co doprowadziło lekarzy do przekonania, że jest normalny. Jednak ciągle miał problemy z fizjoterapią, ponieważ twierdził, że nie widzi swojej lewej nogi; po dalszych badaniach okazało się, że EDS ma szczególny rodzaj zaniedbania połowiczego, które wpływa tylko na postrzeganie jego ciała. Funkcja motoryczna lewej strony jego ciała została osłabiona, choć nie całkowicie upośledzona, jednak podczas wykonywania zadań takich jak golenie niezmiennie nie golił lewej strony twarzy. Doprowadziło to niektórych badaczy do przekonania, że istnieje rozróżnienie między zaniedbaniem osobistym i pozaosobowym, które w ten sposób odzwierciedlałoby podobne rozróżnienie z samym schematem ciała.
Zaburzenia towarzyszące
Deaferentacja
Najbardziej bezpośrednie z pokrewnych zaburzeń , deaferentacja, występuje, gdy bodźce czuciowe z ciała są zmniejszone lub nieobecne, bez wpływu na neurony odprowadzające lub ruchowe. Najbardziej znanym przypadkiem tego zaburzenia jest „IW”, który stracił wszystkie bodźce czuciowe spod szyi, co spowodowało chwilowy paraliż. Był zmuszony od nowa nauczyć się kontrolować swoje ruchy, używając tylko świadomego obrazu ciała i wizualnej informacji zwrotnej. W rezultacie, gdy podczas czynności, takiej jak chodzenie, utracony zostanie stały bodziec wzrokowy, wykonanie zadania staje się dla niego niemożliwe, co może skutkować upadkiem lub po prostu zatrzymaniem się. IW wymaga ciągłej uwagi na zadaniach, aby móc je dokładnie wykonać, pokazując, jak automatyczny i podświadomy jest proces integracji dotyku i propriocepcji ze schematem ciała.
Autotopagnozja
Autotopagnozja zwykle występuje po zmianach ciemieniowych lewej. Pacjenci z tym zaburzeniem popełniają błędy wynikające z pomylenia sąsiednich części ciała. Na przykład pacjent może wskazać kolano, gdy zostanie poproszony o wskazanie biodra. Ponieważ zaburzenie dotyczy schematu ciała, błędy lokalizacyjne mogą być popełniane zarówno na ciele pacjenta, jak i innych. Przestrzenna jedność ciała w schemacie ciała została naruszona w taki sposób, że zostało ono nieprawidłowo podzielone na segmenty w stosunku do innych jego modułowych części.
urojona kończyna
Widmowe kończyny to zjawisko, które pojawia się po amputacji kończyny danej osobie. W 90–98% przypadków osoby po amputacji zgłaszają uczucie, że cała lub część kończyny lub części ciała nadal tam jest, zajmując miejsce. Osoba po amputacji może postrzegać kończynę pod pełną kontrolą lub jako sparaliżowaną . Częstym skutkiem ubocznym fantomowych kończyn jest ból fantomowych kończyn. Mechanizmy neurofizjologiczne, dzięki którym pojawiają się fantomowe kończyny, są nadal przedmiotem dyskusji. Powszechna teoria głosi, że neurony doprowadzające , od czasu deaferentacji w wyniku amputacji, zazwyczaj ponownie mapują się do sąsiednich obszarów korowych w mózgu. Może to powodować, że osoby po amputacji zgłaszają uczucie dotknięcia brakującej kończyny, gdy pozornie niezwiązana część ciała jest stymulowana (na przykład, gdy dotyka się twarzy, ale osoba po amputacji czuje również głaskanie brakującej ręki w określonym miejscu). Innym aspektem kończyn fantomowych jest to, że kopia eferentna (motoryczne sprzężenie zwrotne) odpowiedzialna za zgłaszanie pozycji do schematu ciała nie osłabia się szybko. Tak więc osoba po amputacji może przypisać brakującą część ciała, że nadal znajduje się w stałej lub ruchomej pozycji.
Inni
Asomatognozja , somatoparafrenia , anozognozja , anozodiaforia , allochiria i zaniedbywanie połowicze obejmują (lub w niektórych przypadkach obejmują) aspekty zaburzonego schematu ciała. Zaniedbanie połowicze nie jest rzadkością, ponieważ udary .
Użycie narzędzi
Schemat ciała nie tylko musi integrować i tworzyć trójwymiarową reprezentację ciała, ale także odgrywa ważną rolę w używaniu narzędzi . Badania rejestrujące aktywność neuronów w korze śródciemieniowej u makaków wykazały, że wraz ze szkoleniem schemat ciała makaka aktualizuje się o narzędzia, takie jak te używane do sięgania do schematu ciała. U ludzi schemat ciała odgrywa ważną rolę zarówno w prostym, jak i złożonym użyciu narzędzi, daleko poza makakami. Intensywne szkolenie nie jest również konieczne do tej integracji.
Mechanizmy, dzięki którym narzędzia są integrowane ze schematem ciała, nie są w pełni zrozumiałe. Jednak badania z długotrwałym treningiem wykazały interesujące zjawiska . Kiedy dzierżysz narzędzia w obu rękach w pozycji skrzyżowanej, efekty behawioralne odwracają się w podobny sposób, jak wtedy, gdy skrzyżowane są tylko ręce. W ten sposób bodźce sensoryczne są dostarczane do rąk w ten sam sposób, bezpośrednio lub pośrednio za pośrednictwem narzędzi. Badania te sugerują, że umysł włącza narzędzia w te same lub podobne obszary, co sąsiednie ręce. Niedawne badania nad krótkoterminową plastycznością schematu ciała obejmowały osoby bez wcześniejszego przeszkolenia z narzędziami. Wyniki te, pochodzące z relacji między powidokami a schematem ciała, pokazują, że narzędzia są włączane do schematu ciała w ciągu kilku sekund, niezależnie od długości treningu, chociaż wyniki nie obejmują innych gatunków poza ludźmi.
Zamieszanie z obrazem ciała
Historycznie rzecz biorąc, schemat ciała i obraz ciała były na ogół łączone razem, używane zamiennie lub źle zdefiniowane. W nauce i gdzie indziej te dwa terminy są nadal często błędnie przypisywane lub mylone. Podjęto wysiłki, aby rozróżnić te dwa pojęcia i zdefiniować je w jasny i dający się rozróżnić sposób. Obraz ciała składa się z percepcji, postaw i przekonań dotyczących własnego ciała. Natomiast schemat ciała składa się ze zdolności czuciowo-motorycznych, które kontrolują ruch i postawę.
Obraz ciała może obejmować świadome postrzeganie przez osobę własnego wyglądu fizycznego. W ten sposób jednostki postrzegają siebie, gdy wyobrażają sobie siebie w swoim umyśle lub postrzegają siebie w lustrze. Obraz ciała różni się od schematu ciała, tak jak percepcja różni się od ruchu. Oba mogą być zaangażowane w działanie, zwłaszcza podczas nauki nowych ruchów.