Senzorické zpracování - Sensory processing

Senzorické zpracování je proces, který organizuje vjem z vlastního těla a prostředí, což umožňuje efektivně využívat tělo v prostředí. Konkrétně se zabývá tím, jak mozek zpracovává více vstupů smyslové modality , jako je propriocepce , zrak , sluchový systém , hmatový , čichový , vestibulární systém , interocepce a chuť do použitelných funkčních výstupů.

Nějakou dobu se věřilo, že vstupy z různých smyslových orgánů jsou zpracovávány v různých oblastech mozku. Komunikace uvnitř a mezi těmito specializovanými oblastmi mozku je známá jako funkční integrace. Novější výzkum ukázal, že tyto různé oblasti mozku nemusí být výhradně zodpovědné pouze za jednu smyslovou modalitu , ale mohly by využívat více vstupů k vnímání toho, co tělo cítí o svém prostředí. Multisenzorická integrace je nezbytná pro téměř každou činnost, kterou provádíme, protože kombinace více senzorických vstupů je pro nás nezbytná k pochopení našeho okolí.

Přehled

Nějakou dobu se věřilo, že vstupy z různých smyslových orgánů jsou zpracovávány v různých oblastech mozku, což se týká neurovědy systémů . Pomocí funkčního neuroimagingu je vidět, že senzoricky specifické kůry jsou aktivovány různými vstupy. Například oblasti v týlní kůře jsou vázány na vidění a oblasti na horním spánkovém gyru jsou příjemci sluchových vstupů. Existují studie naznačující hlubší multisenzorické konvergence než ty u senzoricky specifických kortexů, které byly uvedeny dříve. Tato konvergence více smyslových modalit je známá jako multisenzorická integrace.

Smyslové zpracování se zabývá tím, jak mozek zpracovává smyslové vstupy z více smyslových modalit. Patří mezi pět klasických smyslů vize (vidění), konkurs (sluchu), hmatové stimulace ( touch ), čich (vůně) a degustace (chuťové). Existují i jiné smyslové modality, například vestibulární smysl (rovnováha a smysl pro pohyb) a propriocepce (smysl pro poznání něčí polohy v prostoru) společně s časem (Pocit vědět, kde se člověk v čase nebo aktivitách nachází). Je důležité, že informace o těchto různých smyslových modalitách musí být relabovatelné. Samotné smyslové vstupy jsou v různých elektrických signálech a v různých kontextech. Prostřednictvím smyslového zpracování může mozek propojit všechny smyslové vstupy do koherentního vjemu, na kterém je nakonec založena naše interakce s okolím.

Zahrnuté základní struktury

Předpokládalo se, že různé smysly jsou ovládány oddělenými mozkovými laloky, nazývanými projekční oblasti . Mozkové laloky jsou klasifikace, které dělí mozek jak anatomicky, tak funkčně. Tyto laloky jsou Frontální lalok, zodpovědný za vědomé myšlení, Parietální lalok, zodpovědný za vizuální prostorové zpracování, Occipitální lalok, zodpovědný za zrak, a temporální lalok, zodpovědný za čich a zvuk. Od nejstarších dob neurologie se mělo za to, že tyto laloky jsou výhradně zodpovědné za jejich jeden vstup senzorické modality. Novější výzkum však ukázal, že tomu tak úplně být nemusí.

Problémy

Někdy může být problém s kódováním senzorických informací. Tato porucha je známá jako porucha senzorického zpracování (SPD) . Tuto poruchu lze dále rozdělit do tří hlavních typů.

Porucha senzorické modulace, při níž pacienti hledají senzorickou stimulaci kvůli nadměrné nebo nedostatečné reakci na senzorické podněty.
Senzorická motorická porucha. Pacienti mají nesprávné zpracování motorických informací, což vede ke špatné motorice.
Porucha senzorického zpracování nebo porucha senzorické diskriminace, která se vyznačuje problémy s posturální kontrolou, nedostatečnou pozorností a dezorganizací.

K léčbě SPD se používá několik terapií. Anna Jean Ayresová tvrdila, že dítě potřebuje zdravou „smyslovou dietu“, což jsou všechny činnosti, kterým se děti věnují, které mu poskytují potřebné smyslové vstupy, které potřebují k tomu, aby jejich mozek zlepšil smyslové zpracování.

Dějiny

Ve třicátých letech prováděl doktor Wilder Penfield velmi bizarní operaci v Montrealském neurologickém institutu. Dr. Penfield "propagoval začlenění neurofyziologických principů do praxe neurochirurgie . Dr. Penfield se zajímal o nalezení řešení k řešení problémů s epileptickými záchvaty, které měli jeho pacienti. Pomocí elektrody stimuloval různé oblasti mozkové kůry, a zeptal by se svého stále vědomého pacienta na to, co cítí. Tento proces vedl k vydání jeho knihy Mozková kůra člověka. „Mapování“ pocitů, které jeho pacienti pociťovali, vedlo doktora Penfielda k mapování pocitů, které byly vyvolané stimulací různých kortikálních oblastí. Paní HP Cantlieová byla umělkyní Dr. Penfieldovou najatou pro ilustraci jeho zjištění. Výsledkem bylo koncepce prvního senzorického Homunculus .

Homonculus je vizuální znázornění intenzity pocitů odvozených z různých částí těla. Dr. Wilder Penfield a jeho kolega Herbert Jasper vyvinuli montrealský postup pomocí elektrody ke stimulaci různých částí mozku, aby určili, které části byly příčinou epilepsie. Tato část by pak mohla být chirurgicky odstraněna nebo změněna, aby se obnovil optimální výkon mozku. Při provádění těchto testů zjistili, že funkční mapy senzorických a motorických kortexů jsou u všech pacientů podobné. Kvůli své tehdejší novosti byli tito Homonculi oslavováni jako „E = mc² neurovědy“.

Aktuální výzkum

Na otázky týkající se vztahu mezi funkční a strukturální asymetrií v mozku stále neexistují definitivní odpovědi . V lidském mozku existuje řada asymetrií, včetně toho, jak je jazyk zpracováván hlavně v levé hemisféře mozku . Vyskytlo se však několik případů, kdy jednotlivci mají jazykové znalosti srovnatelné s někým, kdo ke zpracování jazyka používá jeho levou hemisféru, přesto však používají hlavně pravou nebo obě hemisféry. Tyto případy představují možnost, že funkce nemusí u některých kognitivních úkolů sledovat strukturu. Současný výzkum v oblasti senzorického zpracování a multisenzorické integrace má za cíl snad odemknout záhady konceptu lateralizace mozku .

Výzkum senzorického zpracování má mnoho co nabídnout k pochopení funkce mozku jako celku. Primárním úkolem multisenzorické integrace je zjistit a roztřídit obrovské množství senzorických informací v těle pomocí více senzorických modalit. Tyto způsoby jsou nejen nezávislé, ale také se zcela doplňují. Kde jedna smyslová modalita může poskytnout informace o jedné části situace, jiná modalita může získat další potřebné informace. Spojení těchto informací usnadňuje lepší porozumění fyzickému světu kolem nás.

Může se zdát nadbytečné, že nám je poskytováno více smyslových vstupů o stejném objektu, ale nemusí tomu tak být. Tato takzvaná „nadbytečná“ informace je ve skutečnosti ověřením, že to, co prožíváme, se ve skutečnosti děje. Vnímání světa je založeno na modelech, které ze světa vytváříme. Senzorické informace informují tyto modely, ale tyto informace mohou také modely zmást. Když se tyto modely neshodují, dochází ke smyslovým iluzím . Například tam, kde nás náš vizuální systém může v jednom případě zmást, nás náš sluchový systém může vrátit zpět do pozemské reality. Tím se zabrání senzorickým zkreslením, protože díky kombinaci více senzorických modalit je model, který vytváříme, mnohem robustnější a poskytuje lepší hodnocení situace. Když o tom přemýšlíme logicky, je mnohem snazší oklamat jeden smysl, než současně zmást dva nebo více smyslů.

Příklady

Jedním z prvních pocitů je čichový vjem. Evoluční, chuť a čich se vyvíjely společně. Tato multisenzorická integrace byla nezbytná pro rané lidi, aby se zajistilo, že dostávají ze svého jídla správnou výživu, a také aby se ujistili, že nekonzumují jedovaté materiály. Existuje několik dalších senzorických integrací, které se vyvinuly na počátku lidské evoluční časové linie. Pro prostorové mapování byla nezbytná integrace mezi vizí a konkurzem. Integrace mezi zrakem a hmatovými vjemy se vyvíjela společně s našimi jemnějšími motorickými schopnostmi včetně lepší koordinace ruka-oko. Zatímco se lidé vyvinuli do dvounohých organismů, rovnováha se stala exponenciálně důležitější pro přežití. Multisensory integrace mezi vizuální vstupy, vestibulární (váhy) vstupy a Propriocepce vstupy hrál důležitou roli v našem vývoji do vzpřímené chodci.

Audiovizuální systém

Možná jednou z nejvíce studovaných senzorických integrací je vztah mezi vizí a konkursem . Tyto dva smysly vnímají stejné objekty ve světě různými způsoby a jejich kombinací nám pomáhají tyto informace lépe pochopit. Vize dominuje našemu vnímání světa kolem nás. Důvodem je, že vizuální prostorové informace jsou jednou z nejspolehlivějších senzorických modalit. Vizuální podněty jsou zaznamenávány přímo na sítnici a existuje jen málo, pokud vůbec nějaké, vnější zkreslení, které poskytují mozku nesprávné informace o skutečném umístění předmětu. Jiné prostorové informace nejsou tak spolehlivé jako vizuální prostorové informace. Zvažte například sluchový prostorový vstup. Umístění objektu lze někdy určit pouze na základě jeho zvuku, ale smyslový vstup lze snadno upravit nebo pozměnit, což poskytuje méně spolehlivou prostorovou reprezentaci objektu. Zvukové informace proto nejsou na rozdíl od vizuálních podnětů prostorově zastoupeny. Jakmile ale člověk získá prostorové mapování z vizuálních informací, multisenzorická integrace pomůže spojit informace z vizuálních i sluchových podnětů dohromady a vytvořit tak robustnější mapování.

Byly provedeny studie, které ukazují, že existuje dynamický nervový mechanismus pro párování sluchových a vizuálních vstupů z události, která stimuluje více smyslů . Jedním z pozorovaných příkladů je, jak mozek kompenzuje vzdálenost cíle. Když s někým mluvíte nebo sledujete, jak se něco děje, zvukové a vizuální signály nejsou zpracovávány souběžně, ale jsou vnímány jako simultánní. Tento druh multisenzorické integrace může vést k mírnému mylnému vnímání vizuálně-sluchového systému ve formě břichomluvného efektu. Příkladem efektu břichomluvnosti je situace, kdy se člověku v televizi zdá, že jeho hlas vychází spíše z úst než z reproduktorů televize. K tomu dochází z důvodu již existující prostorové reprezentace v mozku, která je naprogramována tak, aby si myslela, že hlasy přicházejí z úst jiného člověka. Díky tomu je pak vizuální odezva na zvukový vstup prostorově zkreslena, a proto špatně zarovnaná.

Senzomotorický systém

Koordinace oka a ruky je jedním z příkladů senzorické integrace. V tomto případě vyžadujeme těsnou integraci toho, co o objektu vizuálně vnímáme, a toho, co o stejném objektu vnímáme hmatem. Pokud by tyto dva smysly nebyly zkombinovány v mozku, pak by člověk měl menší schopnost manipulovat s předmětem. Koordinace oko -ruka je hmatový vjem v kontextu vizuálního systému. Vizuální systém je velmi statický, protože se příliš nepohybuje, ale ruce a další části použité v hmatové smyslové sbírce se mohou volně pohybovat. Tento pohyb rukou musí být součástí mapování hmatových i zrakových vjemů, jinak by člověk nebyl schopen pochopit, kde pohybovali rukama, čeho se dotýkali a na co se dívali. Příkladem tohoto děje je pohled na kojence. Dítě bere předměty a vkládá je do úst, nebo se jich dotýká nohou nebo obličeje. Všechny tyto akce vrcholí tvorbou prostorových map v mozku a poznáním, že „Hej, ta věc, která pohybuje tímto objektem, je ve skutečnosti mojí součástí“. Vidět totéž, co cítí, je hlavní krok v mapování, které je nutné pro kojence, aby si začali uvědomovat, že mohou hýbat rukama a komunikovat s předmětem. Toto je nejranější a nejzřetelnější způsob prožívání senzorické integrace.

Další výzkum

V budoucnosti bude výzkum senzorické integrace využíván k lepšímu pochopení toho, jak jsou různé smyslové modality začleněny do mozku, aby nám pomohly plnit i ty nejjednodušší úkoly. Například v současné době nemáme porozumění potřebné k pochopení toho, jak neurální obvody transformují smyslové narážky na změny v motorických aktivitách. Další výzkum provedený na senzomotorickém systému může pomoci pochopit, jak jsou tyto pohyby ovládány. Toto porozumění lze potenciálně využít k tomu, abychom se dozvěděli více o tom, jak vyrábět lepší protetiku , a případně pomohli pacientům, kteří ztratili používání končetiny. Také tím, že se dozvíte více o tom, jak mohou různé smyslové vstupy kombinovat, může mít zásadní vliv na nové technické přístupy využívající robotiku . Senzorická zařízení robota mohou přijímat vstupy různých modalit, ale pokud lépe porozumíme multisenzorické integraci, možná bychom byli schopni tyto roboty naprogramovat tak, aby tato data přenesli do užitečného výstupu, který bude lépe sloužit našim účelům.

Languages

In other projects