Координация глаз-рука (также известная как координация руки-глаза ) - это скоординированное двигательное управление движением глаз с движением руки и обработкой визуального ввода для управления достижением и хватанием вместе с использованием проприоцепции рук для управления глазами, модальность мультисенсорной интеграции . Координация глаз-рука изучалась в таких разнообразных видах деятельности, как перемещение твердых предметов, таких как деревянные бруски, стрельба из лука, спортивные выступления, чтение музыки , компьютерные игры, копирование и даже приготовление чая. Она является частью механизмов выполнения повседневных задач; без нее большинство людей не смогли бы выполнять даже самые простые действия, такие как взятие книги со стола.
Нейробиологи широко исследовали поведение человеческого взгляда, отметив, что использование взгляда очень специфично для задачи, [1] но что люди обычно проявляют проактивный контроль, чтобы направлять свое движение. Обычно глаза фиксируются на цели до того, как руки используются для совершения движения, указывая на то, что глаза предоставляют рукам пространственную информацию. [2] Длительность, в течение которой глаза, по-видимому, фиксируются на цели для движения руки, варьируется — иногда глаза остаются фиксированными до тех пор, пока задача не будет выполнена. В других случаях глаза, кажется, разведывают вперед к другим интересующим объектам еще до того, как рука схватит и начнет манипулировать объектом.
Когда глаза и руки используются для основных упражнений, глаза, как правило, направляют движение рук к целям. [3] Кроме того, глаза предоставляют первоначальную информацию об объекте, включая его размер, форму и, возможно, места захвата для оценки силы, которую необходимо приложить кончикам пальцев для выполнения задачи.
Для последовательных задач движение взгляда происходит во время важных кинематических событий, таких как изменение направления движения или при прохождении воспринимаемых ориентиров. [4] Это связано с ориентированной на поиск задач природой глаз и их связью с планированием движения рук и ошибками между выходом моторного сигнала и последствиями, воспринимаемыми глазами и другими чувствами, которые могут быть использованы для корректирующего движения. Глаза имеют тенденцию «рефиксироваться» на цели, чтобы освежить память о ее форме, или обновляться для изменений в ее форме или геометрии в задачах рисования, которые включают связь визуального ввода и движения руки, чтобы создать копию того, что было воспринято. [5] В задачах высокой точности, при воздействии на большее количество визуальных стимулов, время, необходимое для планирования и выполнения движения, увеличивается линейно, например, при использовании компьютерной мыши , согласно закону Фиттса . [6]
Люди способны направлять движение глаз к руке без зрения, используя чувство проприоцепции , с небольшими ошибками, связанными с внутренним знанием положения конечностей. [7] Было показано, что проприоцепция конечностей, как при активном, так и при пассивном движении, приводит к саккадическим перескокам, когда руки используются для управления движением глаз. В экспериментах эти перескоки возникают из-за контроля саккад глаз, а не из-за предыдущего движения рук. [ требуется цитата ] Это означает, что проприоцепция, основанная на конечностях, способна преобразовываться в координаты глазодвигательных движений для управления саккадами глаз, что позволяет направлять саккады руками и ногами. [ требуется цитата ]
Было обнаружено, что многочисленные расстройства, заболевания и дефекты приводят к нарушению координации глаз и рук из-за повреждения самого мозга, дегенерации мозга из-за болезни или старения или очевидной неспособности полностью координировать чувства.
Нарушения координации глаз и рук были выявлены у пожилых людей, особенно во время высокоскоростных и точных движений. Это было связано с общей дегенерацией коры, что привело к потере способности вычислять визуальные входы и соотносить их с движениями рук. [8] Однако, хотя пожилые люди, как правило, тратят больше времени на выполнение таких задач, они все еще способны оставаться такими же точными, как и молодые люди, но только если тратится дополнительное время. [ необходима цитата ]
Синдром Балинта характеризуется полным отсутствием координации глаз и рук и, как было показано, возникает изолированно от зрительной атаксии. [9] Это редкое психологическое состояние, чаще всего возникающее в результате двустороннего повреждения верхней теменно-затылочной коры. [10] Одной из наиболее распространенных причин являются инсульты, но опухоли, травмы и болезнь Альцгеймера также могут вызывать повреждения. Пациенты с синдромом Балинта могут страдать от трех основных компонентов: зрительной апраксии, зрительной атаксии и симультанагнозии. [11] Симультанагнозия — это когда пациенты испытывают трудности с восприятием более одного объекта одновременно. [10] Было три различных подхода к реабилитации. Первый подход — адаптивный или функциональный подход; он включает функциональные задачи, которые используют сильные стороны и способности пациента. Второй подход — лечебный подход и включает восстановление поврежденной центральной нервной системы путем тренировки перцептивных навыков. Последний подход – это многоконтекстный подход, который включает в себя отработку целевой стратегии в разнообразной среде с различными задачами и требованиями к движению, а также заданиями на самосознание. [12]
Оптическая апраксия — это состояние, которое возникает из-за полной неспособности человека координировать движения глаз и рук. Хотя она похожа на оптическую атаксию, ее последствия более серьезны и не обязательно связаны с повреждением мозга, но могут быть следствием генетических дефектов или дегенерации тканей. [ необходима цитата ]
Оптическая атаксия или зрительно-моторная атаксия — это клиническая проблема, связанная с повреждением затылочно-теменной коры у людей, что приводит к отсутствию координации между глазами и рукой. Она может поражать как одну, так и обе руки и может присутствовать в части поля зрения или во всем поле зрения. [13] Оптическая атаксия часто считается нарушением координации руки и глаза высокого уровня, возникающим в результате каскада сбоев в сенсорно-моторных преобразованиях в задней теменной коре. Зрительное восприятие, называние и чтение все еще возможны, но зрительная информация не может направлять двигательные движения руки. [13] Оптическая атаксия часто путается с синдромом Балинта, но недавние исследования показали, что оптическая атаксия может возникать независимо от синдрома Балинта. [9] Пациенты с оптической атаксией обычно испытывают трудности с тем, чтобы дотянуться до визуальных объектов на стороне мира, противоположной стороне повреждения мозга. Часто эти проблемы связаны с текущим направлением взгляда и, по-видимому, переназначаются вместе с изменениями направления взгляда. У некоторых пациентов с повреждением теменной коры наблюдается «магнитное тяготение»: проблема, при которой кажется, что дотягивающиеся части тела тянутся в направлении взгляда, даже если он отклоняется от желаемого объекта захвата. [ необходима цитата ]
У взрослых с болезнью Паркинсона наблюдаются те же нарушения, что и при нормальном старении, только в более выраженной степени, в дополнение к потере контроля над двигательными функциями при обычных симптомах заболевания. [8] Это двигательное расстройство, возникающее при дегенерации дофаминергических нейронов, которые связывают черную субстанцию с хвостатым ядром. Основные симптомы пациента включают мышечную ригидность, замедленность движений, тремор покоя и постуральную неустойчивость. [14] Было показано, что способность планировать и учиться на опыте позволяет взрослым с болезнью Паркинсона добиваться улучшений, но только в условиях, когда они принимают лекарства для борьбы с эффектами болезни Паркинсона. Некоторым пациентам назначают L-ДОФА, предшественник дофамина. Он способен преодолевать гематоэнцефалический барьер, а затем поглощается дофаминергическими нейронами и затем преобразуется в дофамин. [14]
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )