Сенсорная обработка - Sensory processing

Сенсорная обработка - это процесс, который организует ощущения от собственного тела и окружающей среды, что позволяет эффективно использовать тело в окружающей среде. В частности, он имеет дело с тем, как мозг обрабатывает несколько сенсорных модальностей , таких как проприоцепция , зрение , слуховая система , тактильная , обонятельная , вестибулярная система , интероцепция и вкус, в полезные функциональные выходы.

Некоторое время считалось, что сигналы, поступающие от разных органов чувств, обрабатываются в разных областях мозга. Связь внутри этих специализированных областей мозга и между ними называется функциональной интеграцией. Более новые исследования показали, что эти различные области мозга не могут нести единоличную ответственность только за одну сенсорную модальность , но могут использовать несколько входных сигналов для восприятия того, что тело ощущает в окружающей среде. Мультисенсорная интеграция необходима почти для каждой деятельности, которую мы выполняем, потому что комбинация нескольких сенсорных входов необходима для понимания нашего окружения.

Обзор

Некоторое время считалось, что входные данные от разных органов чувств обрабатываются в разных областях мозга, что связано с системной нейробиологией . Используя функциональную нейровизуализацию, можно увидеть, что сенсорно-специфическая кора головного мозга активируется различными входными сигналами. Например, области затылочной коры связаны со зрением, а области верхней височной извилины являются реципиентами слуховых сигналов. Существуют исследования, предполагающие более глубокую мультисенсорную конвергенцию, чем в сенсорно-специфической коре головного мозга, которые были перечислены ранее. Эта конвергенция множественных сенсорных модальностей известна как мультисенсорная интеграция.

Обработка сенсорных данных касается того, как мозг обрабатывает сенсорную информацию от различных сенсорных модальностей. Они включают в себя пять классических чувства зрения (зрение), прослушивание (слух), тактильная стимуляция ( прикосновение ), обоняние (запах), и проба на вкус (вкус). Существуют и другие сенсорные модальности, например вестибулярное чувство (равновесие и чувство движения) и проприоцепция (чувство знания своего положения в пространстве) Наряду со временем (чувство знания, где человек находится во времени или в действиях). Важно, чтобы информация об этих различных сенсорных модальностях была взаимосвязанной. Сами сенсорные входы представляют собой разные электрические сигналы и в разных контекстах. Посредством сенсорной обработки мозг может связать все сенсорные входы в связное восприятие, на котором в конечном итоге основано наше взаимодействие с окружающей средой.

Основные задействованные структуры

Всегда считалось, что разные чувства контролируются отдельными долями мозга, называемыми зонами проекции . Доли мозга - это классификации, которые разделяют мозг как анатомически, так и функционально. Этими долями являются лобная доля, отвечающая за сознательное мышление, теменная доля, отвечающая за зрительно-пространственную обработку, затылочную долю, отвечающую за зрение, и височную долю, отвечающую за обоняние и звуки. С самых ранних времен неврологии считалось, что эти доли несут единоличную ответственность за их единственную сенсорную модальность. Однако более новые исследования показали, что это может быть не совсем так.

Проблемы

Иногда может возникнуть проблема с кодированием сенсорной информации. Это расстройство известно как расстройство обработки сенсорной информации (SPD) . Это расстройство можно разделить на три основных типа.

Расстройство сенсорной модуляции, при котором пациенты ищут сенсорную стимуляцию из-за чрезмерной или недостаточной реакции на сенсорные стимулы.
Сенсорное моторное расстройство. У пациентов возникает неправильная обработка моторной информации, что приводит к снижению моторики.
Расстройство обработки сенсорной информации или расстройство сенсорной дискриминации, которое характеризуется проблемами контроля позы, недостатком внимания и дезорганизацией.

Есть несколько методов лечения ШРЛ. Анна Джин Эйрес утверждала, что ребенку нужна здоровая «сенсорная диета», которая представляет собой все виды деятельности, которыми занимаются дети, которая дает им необходимые сенсорные сигналы, необходимые им для того, чтобы заставить свой мозг улучшить сенсорную обработку.

История

В 1930-х годах доктор Уайлдер Пенфилд проводил очень странную операцию в Монреальском неврологическом институте. Доктор Пенфилд «был пионером внедрения нейрофизиологических принципов в практику нейрохирургии . Доктор Пенфилд был заинтересован в поиске решения для решения проблем эпилептических припадков, с которыми сталкивались его пациенты. Он использовал электрод для стимуляции различных областей коры головного мозга. и спрашивал своего все еще находящегося в сознании пациента, что он или она чувствовал. Этот процесс привел к публикации его книги "Кора головного мозга человека". "Картирование" ощущений, которые испытывали его пациенты, привело доктора Пенфилда к тому, чтобы наметить ощущения, которые были вызванный стимуляцией различных областей коры головного мозга. Миссис Х.П. Кэнтли была художником, нанятым доктором Пенфилдом для иллюстрации своих открытий. Результатом стало зачатие первого сенсорного гомункула .

Homonculus представляет собой визуальное представление интенсивности ощущений , полученных из различных частей тела. Доктор Уайлдер Пенфилд и его коллега Герберт Джаспер разработали монреальскую процедуру с использованием электрода для стимуляции различных частей мозга, чтобы определить, какие части были причиной эпилепсии. Затем эту часть можно было удалить или изменить хирургическим путем, чтобы восстановить оптимальную работу мозга. Выполняя эти тесты, они обнаружили, что функциональные карты сенсорной и моторной коры у всех пациентов были одинаковыми. Из-за их новизны в то время эти гомонкулы были провозглашены «E = mc² неврологии».

Текущее исследование

До сих пор нет однозначных ответов на вопросы о взаимосвязи между функциональной и структурной асимметрией в головном мозге . В мозгу человека существует ряд асимметрий, в том числе то, как обрабатывается речь, в основном, в левом полушарии мозга . Однако были случаи, когда люди обладали языковыми навыками, сравнимыми с теми, кто использует свое левое полушарие для обработки речи, но в основном они используют свое правое или оба полушария. Эти случаи создают возможность того, что функция может не следовать структуре в некоторых когнитивных задачах. Текущие исследования в области обработки сенсорных данных и мультисенсорной интеграции направлены на то, чтобы раскрыть тайны концепции латерализации мозга .

Исследования сенсорной обработки могут многое предложить для понимания функции мозга в целом. Основная задача мультисенсорной интеграции - выяснить и отсортировать огромное количество сенсорной информации в теле с помощью множества сенсорных модальностей. Эти методы не только не независимы, но и дополняют друг друга. Если одна сенсорная модальность может дать информацию об одной части ситуации, другая модальность может получить другую необходимую информацию. Объединение этой информации способствует лучшему пониманию физического мира вокруг нас.

Может показаться излишним, что нам предоставляют несколько сенсорных входов об одном и том же объекте, но это не обязательно так. Эта так называемая «избыточная» информация на самом деле является подтверждением того, что то, что мы переживаем, действительно происходит. Восприятие мира основано на моделях, которые мы строим для этого мира. Сенсорная информация сообщает этим моделям, но эта информация также может сбивать модели с толку. Когда эти модели не совпадают, возникают сенсорные иллюзии . Например, если в одном случае наша зрительная система может обмануть нас, наша слуховая система может вернуть нас в земную реальность. Это предотвращает сенсорное искажение, потому что за счет комбинации нескольких сенсорных модальностей модель, которую мы создаем, намного более надежна и дает лучшую оценку ситуации. Если рассуждать логически, гораздо легче обмануть одно чувство, чем одновременно обмануть два или более чувств.

Примеры

Одно из самых ранних ощущений - обонятельное ощущение. Эволюция, вкус и обоняние развивались вместе. Эта мультисенсорная интеграция была необходима древним людям, чтобы гарантировать, что они получают правильное питание из своей пищи, а также чтобы убедиться, что они не потребляют ядовитые вещества. Есть несколько других сенсорных интеграций, которые развились на ранней стадии эволюции человека. Интеграция между зрением и слухом была необходима для пространственного картирования. Интеграция между зрением и тактильными ощущениями развивалась вместе с нашей более тонкой моторикой, включая лучшую зрительно-моторную координацию. В то время как люди превратились в двуногих организмов, равновесие стало в геометрической прогрессии более важным для выживания. Мультисенсорная интеграция между визуальными входами, вестибулярным (баланс) входами и проприоцептивными входами играет важную роль в нашем развитии в вертикальные ходок.

Аудиовизуальная система

Возможно, одна из наиболее изученных сенсорных интеграций - это связь между зрением и слухом . Эти два чувства воспринимают одни и те же объекты в мире по-разному, и, комбинируя их, они помогают нам лучше понять эту информацию. Видение доминирует в нашем восприятии мира вокруг нас. Это потому, что визуальная пространственная информация - один из самых надежных сенсорных модальностей. Визуальные стимулы записываются непосредственно на сетчатку, и есть несколько внешних искажений, которые предоставляют неверную информацию в мозг об истинном местоположении объекта. Другая пространственная информация не так надежна, как визуальная пространственная информация. Например, рассмотрим слуховой пространственный ввод. Иногда местоположение объекта можно определить исключительно по его звуку, но сенсорный ввод можно легко изменить или изменить, что дает менее надежное пространственное представление объекта. Таким образом, слуховая информация не представлена в пространстве, в отличие от визуальных стимулов. Но как только у человека есть пространственное отображение на основе визуальной информации, мультисенсорная интеграция помогает объединить информацию от визуальных и слуховых стимулов, чтобы сделать более надежное отображение.

Были проведены исследования, которые показывают, что существует динамический нейронный механизм для сопоставления слуховых и визуальных сигналов от события, которое стимулирует несколько органов чувств . Один из наблюдаемых примеров - это то, как мозг компенсирует расстояние до цели. Когда вы разговариваете с кем-то или наблюдаете, как что-то происходит, слуховые и визуальные сигналы обрабатываются не одновременно, но воспринимаются как одновременные. Такая мультисенсорная интеграция может привести к небольшим ошибкам в зрительно-слуховой системе в виде эффекта чревовещания. Примером эффекта чревовещания является ситуация, когда у человека по телевизору кажется, что его голос исходит из его рта, а не из динамиков телевизора. Это происходит из-за ранее существовавшего пространственного представления в мозгу, которое запрограммировано думать, что голоса исходят изо рта другого человека. Это приводит к тому, что визуальный отклик на входной аудиосигнал пространственно искажен и, следовательно, смещен.

Сенсомоторная система

Зрительно-моторная координация - один из примеров сенсорной интеграции. В этом случае нам требуется тесная интеграция того, что мы визуально воспринимаем об объекте, и того, что мы тактильно воспринимаем об этом же объекте. Если бы эти два чувства не были объединены в мозгу, у человека было бы меньше возможностей манипулировать объектом. Координация глаз и руки - это тактильное ощущение в контексте зрительной системы. Зрительная система очень статична в том смысле, что она мало перемещается, но руки и другие части, используемые для тактильного сенсорного сбора, могут свободно перемещаться. Это движение рук должно быть включено в отображение как тактильных, так и визуальных ощущений, иначе человек не сможет понять, куда они двигают руками, и к чему они прикасаются и на что смотрят. Примером этого является взгляд на младенца. Младенец поднимает предметы и кладет их в рот или прикасается ими к ногам или лицу. Все эти действия приводят к формированию пространственных карт в мозгу и осознанию того, что «Эй, та вещь, которая двигает этот объект, на самом деле является частью меня». Увидеть то же самое, что они чувствуют, - важный шаг в картировании, которое требуется младенцам, чтобы начать понимать, что они могут двигать руками и взаимодействовать с предметом. Это самый ранний и наиболее явный способ ощутить сенсорную интеграцию.

Дальнейшие исследования

В будущем исследования сенсорной интеграции будут использоваться, чтобы лучше понять, как различные сенсорные модальности включаются в мозг, чтобы помочь нам выполнять даже самые простые задачи. Например, в настоящее время у нас нет понимания, необходимого для понимания того, как нейронные цепи преобразуют сенсорные сигналы в изменения двигательной активности. Дополнительные исследования сенсомоторной системы могут помочь понять, как контролируются эти движения. Это понимание потенциально может быть использовано, чтобы узнать больше о том, как улучшить протезирование , и в конечном итоге помочь пациентам, потерявшим способность пользоваться конечностями. Кроме того, если вы узнаете больше о том, как могут сочетаться различные сенсорные входы, это может оказать глубокое влияние на новые инженерные подходы с использованием робототехники . Сенсорные устройства робота могут принимать входные данные различных модальностей, но если мы лучше поймем мультисенсорную интеграцию, мы сможем запрограммировать этих роботов для преобразования этих данных в полезные выходные данные, чтобы лучше служить нашим целям.

Languages

In other projects