감각 처리

Sensory processing

감각 처리란 자신의 신체와 환경으로부터 오는 감각을 정리하여 환경 내에서 효과적으로 몸을 사용할 수 있게 하는 과정이다. 구체적으로는 뇌가 자기감각, 시력, 청각계, 촉각, 후각, 전정계, 간극, [1][2]미각과 같은 다감각적 양식 입력을 사용 가능한 기능 출력으로 처리하는 방법을 다룬다.

다른 감각 기관으로부터의 입력이 뇌의 다른 부위에서 처리된다고 한동안 믿어왔다. 이러한 뇌의 특화된 영역과 영역 사이의 의사소통은 기능적 통합이라고 알려져 있다.[3][4][5] 새로운 연구는 뇌의 이러한 서로 다른 부위가 단지 하나의 감각적 형식에만 책임이 있는 것이 아니라, 신체가 자신의 환경에 대해 무엇을 감지하는지를 감지하기 위해 여러 개의 입력을 사용할 수 있다는 것을 보여주었다. 멀티센서리 통합은 우리가 수행하는 거의 모든 활동에 필요하다. 다중 감각 입력의 조합은 우리가 우리의 주변을 이해하는 데 필수적이기 때문이다.

개요

다른 감각 기관으로부터의 입력은 시스템 신경 과학과 관련하여 뇌의 다른 영역에서 처리된다고 한동안 믿어 왔다. 기능적 신경영상화를 사용하면 감각 고유의 피질이 다른 입력에 의해 활성화되는 것을 알 수 있다. 예를 들어 후두피질 내의 영역은 시력에 연결되어 있고 상측두두회(상측두회)에 있는 영역은 청각 입력을 받는 대상이다. 앞서 열거한 감각 특이적 피질보다 더 깊은 다차원적 수렴을 제안하는 연구들이 존재한다. 이러한 다감각 양식의 수렴을 다감각적 통합이라고 한다.

감각 처리는 뇌가 다양한 감각 양식에서 오는 감각 입력을 처리하는 방법을 다룬다. 여기에는 시력(시력), 오디션(헤어링), 촉각 자극(터치), 후각(냄새), 돌풍(맛)의 다섯 가지 고전적인 감각이 포함된다. 다른 감각 양식이 존재하는데, 예를 들면 전정감각(균형과 움직임의 감각)과 자기감각(공간에서 자신의 위치를 아는 감각) 시간(시간이나 활동)과 함께 말이다. 이러한 서로 다른 감각적 양식의 정보가 상대성이 있어야 한다는 것은 중요하다. 감각적 입력 자체는 다른 전기적 신호에 있고 다른 맥락에 있다.[6] 감각 처리를 통해, 뇌는 모든 감각 입력을 일관성 있는 지각으로 연관시킬 수 있으며, 그 바탕에는 환경과의 상호작용이 궁극적으로 기초가 된다.

관련된 기본 구조

다른 감각들은 항상 투영 영역이라 불리는 [7]뇌의 분리된 로브에 의해 조절된다고 생각되었다. 뇌의 로브는 해부학적으로나 기능적으로나 뇌를 나누는 분류들이다.[8] 이 로브들은 의식적인 사고를 담당하는 전두엽, 두정엽, 시각적 처리를 담당하는 후두엽, 후두엽, 후각과 소리의 감각을 담당하는 측두엽이다. 신경학 초기부터, 이 로브들은 하나의 감각적 양식 입력에 전적으로 책임이 있다고 생각되어 왔다.[9] 그러나, 새로운 연구는 그것이 전적으로 그런 것은 아닐 수도 있다는 것을 보여주었다.

문제

주요 기사: 감각처리장애
참고 항목: 감각처리감도

때때로 감각 정보의 부호화에 문제가 있을 수 있다. 이 장애는 감각 처리 장애로 알려져 있다. 이 장애는 크게 세 가지 유형으로 분류할 수 있다.[10]

  • 감각 자극에 대한 과잉 반응 또는 과민 반응으로 환자가 감각 자극을 찾는 감각 변조 장애.
  • 감각 기반 운동 장애. 환자들은 운동 능력의 저하를 초래하는 운동 정보의 잘못된 처리를 가지고 있다.
  • 자세조절장애, 주의력부족, 흐트러짐 등이 특징인 감각처리장애 또는 감각차별장애.

SPD를 치료하기 위해 사용되는 몇 가지 치료법이 있다. Anna Jean Ayres는 아이들이 하는 모든 활동인 건강한 "감각 식단"이 필요하다고 주장했는데, 그것은 그들이 감각 처리 능력을 향상시키는 데 필요한 뇌를 필요로 하는 감각적 입력을 제공하는 것이다.

역사

1930년대에 와일더 펜필드 박사는 몬트리올 신경학 연구소에서 아주 기이한 수술을 하고 있었다.[11] 펜필드 박사는 신경외과 수술에 신경생리학 원리를 접목시키는 데 앞장섰다.[4][12] 펜필드 박사는 그의 환자들이 겪고 있는 간질 발작 문제를 해결하기 위한 해결책을 결정하는 데 관심이 있었다. 그는 전극을 이용해 뇌피질의 다른 부위를 자극했고, 여전히 의식이 있는 환자에게 어떤 느낌이었는지 물어보곤 했다. 이 과정에서 그의 저서 <인간의 대뇌피질>이 출판되었다. 그의 환자들이 느끼는 감각의 "매핑"은 펜필드 박사가 다른 피질 부위를 자극함으로써 촉발된 감각들을 도표화하도록 만들었다.[13] Mrs. H. P. Cantlie는 Penfield 박사가 그의 연구 결과를 설명하기 위해 고용한 예술가였다. 그 결과는 최초의 감각인 호문쿨루스의 착상이었다.

호몬쿨루스(Homonculus)는 신체의 다른 부분에서 파생된 감각의 강도를 시각적으로 표현한 것이다. 와일더 펜필드 박사와 그의 동료 허버트 재스퍼는 전극을 사용하여 뇌의 다른 부분을 자극하여 간질의 원인이 어느 부분인지 알아내기 위해 몬트리올 절차를 개발했다. 그리고 나서 이 부분은 최적의 뇌 성능을 회복하기 위해 수술적으로 제거되거나 변형될 수 있다. 이러한 테스트를 수행하는 동안, 그들은 감각과 운동 피질의 기능적 지도가 모든 환자에서 유사하다는 것을 발견했다. 당시 이들의 참신함 때문에 이들 호몬쿨리는 '신경과학의 E=mc²'[11]로 칭송받았다.

현재 연구

뇌의 기능적 비대칭성과 구조적 비대칭성의 관계에 관한 질문에 대한 명확한 해답은 아직 없다.[14] 인간의 뇌에는 언어가 주로 좌뇌에서 처리되는 방법을 포함하여 많은 비대칭이 있다. 그러나 개인이 언어를 처리하기 위해 자신의 좌뇌를 사용하는 사람과 비슷한 언어 능력을 가지면서도 주로 오른쪽이나 양쪽의 반구를 사용하는 경우도 있었다. 이러한 경우는 일부 인지 작업에서 기능이 구조를 따르지 않을 수 있는 가능성을 제기한다.[14] 감각 처리와 다원적 통합의 분야에 대한 현재의 연구는 희망컨대 뇌 편중화 개념의 이면에 숨겨진 미스터리를 밝혀내는 것을 목표로 하고 있다.

감각 처리에 대한 연구는 뇌 전체의 기능을 이해하는데 많은 것을 제공한다. 다원적 통합의 일차적인 과제는 다원적 감각양식을 통해 체내에 방대한 양의 감각정보를 파악하고 분류하는 것이다. 이러한 양식은 독립적이지 않을 뿐만 아니라 상당히 보완적이다. 하나의 감각적 촬영장비가 상황의 한 부분에 대한 정보를 제공할 수 있는 경우, 다른 촬영장비는 다른 필요한 정보를 수집할 수 있다. 이 정보를 종합하면 우리 주변의 물리적 세계를 더 잘 이해할 수 있다.

우리가 동일한 대상에 대해 여러 감각적 입력을 제공받고 있다는 것은 불필요해 보일 수 있지만, 그렇다고 반드시 그런 것은 아니다. 이른바 '중복' 정보는 우리가 겪고 있는 일이 실제로 일어나고 있다는 것을 사실상 검증하는 것이다. 세상에 대한 인식은 우리가 만드는 세계의 모델에 기반을 두고 있다. 감각 정보는 이러한 모델들을 알려 주지만, 이 정보는 모델들을 혼란스럽게 할 수도 있다. 감각 환상은 이 모델들이 일치하지 않을 때 발생한다. 예를 들어, 우리의 시각 시스템이 한 경우에 우리를 속일 수 있는 곳에서, 우리의 청각 시스템은 우리를 지상 현실로 되돌릴 수 있다. 이것은 감각의 오보를 방지하는데, 왜냐하면 다감각 양식의 조합을 통해 우리가 만들어내는 모델은 훨씬 더 견고하고 상황에 대한 더 나은 평가를 주기 때문이다. 논리적으로 생각해 보면 두 가지 이상의 감각을 동시에 속이는 것보다 한 가지 감각을 속이는 것이 훨씬 쉽다.

예

가장 초기 감각 중 하나는 후각 감각이다. 진화, 돌풍, 후각이 함께 발달했다. 이러한 다원적 통합은 초기 인간들이 그들의 음식으로부터 적절한 영양분을 공급받고 있다는 것을 확실히 하기 위해서, 그리고 또한 그들이 독성 물질을 소비하고 있지 않다는 것을 확실히 하기 위해서 필요했다.[citation needed] 인간의 진화적 시간대에 초기에 발달한 몇 가지 다른 감각적 통합이 있다. 공간 지도를 위해서는 비전과 오디션의 통합이 필요했다. 시각과 촉각 사이의 통합은 손과 눈의 협응을 포함한 보다 정교한 운동 기술과 함께 개발되었다. 인간이 두 발로 뛰는 유기체로 발전하는 동안 균형은 기하급수적으로 생존에 필수적이 되었다. 시각적 입력, 전정적(균형) 입력 및 자기수용 입력 사이의 다중센서 통합은 직립 보행자로의 발전에 중요한 역할을 했다.

시청각 시스템

아마도 가장 많이 연구된 감각 통합 중 하나는 시각과 오디션의 관계일 것이다.[15] 이 두 감각은 세상의 동일한 사물을 다른 방식으로 지각하며, 이 둘을 결합함으로써 우리가 이 정보를 더 잘 이해할 수 있도록 도와준다.[16] 비전은 우리를 둘러싼 세계에 대한 우리의 인식을 지배한다. 시각 공간 정보가 가장 신뢰할 수 있는 감각 양식의 하나이기 때문이다. 시각 자극은 망막에 직접 기록되며, 물체의 실제 위치에 대한 잘못된 정보를 뇌에 제공하는 외부 왜곡은 거의 없다.[17] 다른 공간정보는 시각적 공간정보만큼 신뢰할 수 없다. 예를 들어 청각 공간 입력을 고려하십시오. 물체의 위치는 소리만으로 결정할 수 있는 경우도 있지만, 감각 입력은 쉽게 변형되거나 변형될 수 있기 때문에 물체의 신뢰도가 떨어지는 공간 표현을 제공한다.[18] 따라서 청각 정보는 시각 자극과 달리 공간적으로 표현되지 않는다. 그러나 일단 시각적 정보로부터 공간적 매핑을 얻으면, 다중센서리 통합은 시각적 자극과 청각적 자극으로부터 정보를 함께 가져와 더 강력한 매핑을 만들도록 돕는다.

다감각을 자극하는 사건의 청각과 시각적 입력을 일치시키기 위한 동적 신경 메커니즘이 존재한다는 연구 결과가 있었다.[19] 관찰된 이것의 한 예는 뇌가 목표 거리를 보상하는 방법이다. 당신이 누군가와 이야기를 하거나 어떤 일이 일어나는 것을 볼 때 청각과 시각 신호는 동시에 처리되는 것이 아니라 동시에 처리되는 것으로 인식된다.[20] 이런 종류의 다의식 통합은 복화술 효과의 형태로 시각청각 시스템에 약간의 오인감을 초래할 수 있다.[21] 복화술 효과의 예로는 텔레비전에 나오는 사람이 텔레비전 스피커가 아닌 입에서 목소리가 나오는 것처럼 보일 때 있다. 이것은 목소리가 다른 사람의 입에서 나온다고 생각하도록 프로그램된 뇌 안에 존재하는 공간적 표현 때문에 발생한다. 그러면 오디오 입력에 대한 시각적 반응이 공간적으로 잘못 전달되어 잘못 정렬된다.

센서리모터 시스템

손 눈 조정은 감각 통합의 한 예다. 이 경우 우리는 물체에 대해 시각적으로 지각하는 것과 같은 물체에 대해 촉각적으로 지각하는 것을 긴밀하게 통합해야 한다. 만약 이 두 감각들이 뇌 안에서 결합되지 않는다면, 한 가지는 물체를 조작하는 능력이 떨어질 것이다. 눈과 손의 조정은 시각 시스템의 맥락에서 촉각적인 감각이다. 시각계는 별로 움직이지 않는다는 점에서 매우 정적인데 촉각적 감각 수집에 사용되는 손이나 다른 부분은 자유롭게 움직일 수 있다. 이러한 손의 움직임은 촉각과 시각적 감각의 매핑에 모두 포함되어야 한다. 그렇지 않으면 손을 움직이는 위치와 그들이 만지고 보는 것을 이해할 수 없을 것이다. 이런 일들의 한 예는 갓난아기를 바라보는 것이다. 유아는 물건을 집어들어 입에 넣거나 발이나 얼굴을 만진다. 이 모든 행동들은 뇌의 공간 지도의 형성과 "야, 저 물체를 움직이는 것은 사실 내 일부분이다"라는 깨달음으로 정점을 찍고 있다. 그들이 느끼고 있는 것과 같은 것을 보는 것은 유아들이 팔을 움직일 수 있고 물체와 상호작용할 수 있다는 것을 깨닫기 시작하는데 필요한 지도 제작의 주요한 단계다. 이것은 감각 통합을 경험하는 가장 빠르고 분명한 방법이다.

추가 연구

앞으로 감각 통합에 대한 연구는 우리가 아무리 간단한 일이라도 수행하는데 도움을 주기 위해 뇌 내에 어떻게 다른 감각 양식이 통합되는지를 더 잘 이해하기 위해 사용될 것이다. 예를 들어, 우리는 현재 신경 회로가 어떻게 감각 단위를 운동 활동의 변화로 변화시키는지 이해하는 데 필요한 이해를 가지고 있지 않다. 센서리모터 시스템에 대해 더 많은 연구를 수행하면 이러한 움직임이 어떻게 제어되는지를 이해하는 데 도움이 될 수 있다.[22] 이러한 이해는 잠재적으로 더 나은 의족을 만드는 방법에 대해 더 많이 배우는데 사용될 수 있으며, 결국 사지의 사용을 잃은 환자들을 돕는다. 또한, 다양한 감각적 입력이 어떻게 결합할 수 있는지에 대해 더 많이 배우면 로봇을 이용한 새로운 공학 접근법에 깊은 영향을 미칠 수 있다. 로봇의 감각 장치는 다른 양식의 입력방식을 취할 수도 있지만, 만약 우리가 다원적 통합을 더 잘 이해한다면, 우리는 이러한 데이터를 우리의 목적에 더 잘 부합하도록 유용한 산출물로 전달하도록 이 로봇들을 프로그래밍할 수 있을 것이다.

참고 항목

참조

  1. ^ Stein BE, Stanford TR, Rowland BA (December 2009). "The neural basis of multisensory integration in the midbrain: its organization and maturation". Hear. Res. 258 (1–2): 4–15. doi:10.1016/j.heares.2009.03.012. PMC 2787841. PMID 19345256.
  2. ^ Stein BE, Rowland BA (2011). Organization and plasticity in multisensory integration: early and late experience affects its governing principles. Progress in Brain Research. 191. pp. 145–63. doi:10.1016/B978-0-444-53752-2.00007-2. ISBN 9780444537522. PMC 3245961. PMID 21741550.
  3. ^ Macaluso E, Driver J (May 2005). "Multisensory spatial interactions: a window onto functional integration in the human brain". Trends Neurosci. 28 (5): 264–271. doi:10.1016/j.tins.2005.03.008. PMID 15866201. S2CID 5685282.
  4. ^ Jump up to: a b Todman D. (2008). "Wilder Penfield (1891-1976)". Journal of Neurology. 255 (7): 1104–1105. doi:10.1007/s00415-008-0915-6. PMID 18500490. S2CID 36953396.
  5. ^ Harrison BJ, Pujol J, Lopez-Sola M, Hernandez-Ribas R, Deus J, et al. (2008). "Consistency and functional specialization in the default mode brain network". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (28): 9781–9786. Bibcode:2008PNAS..105.9781H. doi:10.1073/pnas.0711791105. PMC 2474491. PMID 18621692.
  6. ^ Vanzetta I, Grinvald A (2008). "Coupling between neuronal activity and microcirculation: implications for functional brain imaging". HFSP Journal. 2 (2): 79–98. doi:10.2976/1.2889618. PMC 2645573. PMID 19404475.
  7. ^ Pirotte B, Voordecker P, Neugroschl C, et al. (June 2008). "Combination of functional magnetic resonance imaging-guided neuronavigation and intraoperative cortical brain mapping improves targeting of motor cortex stimulation in neuropathic pain". Neurosurgery. 62 (6 Suppl 3): 941–56. doi:10.1227/01.neu.0000333762.38500.ac. PMID 18695580. S2CID 207141116.
  8. ^ Hagmann P, Cammoun L, Gigandet X, Meuli R, Honey CJ, et al. . (2008). Friston, Karl J. (ed.). "olsen Mapping the Structural Core of Human Cerebral Cortex". PLOS Biology. 6 (7): 1479–1493. doi:10.1371/journal.pbio.0060159. PMC 2443193. PMID 18597554.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  9. ^ Marrelec G, Bellec P, Krainik A, Duffau H, Pelegrini-Isaac M, et al. (2008). "Multisensory Regions, systems, and the brain: Hierarchical measures of functional integration in fMRI". Medical Image Analysis. 12 (4): 484–496. doi:10.1016/j.media.2008.02.002. PMID 18396441.
  10. ^ Miller LJ, Nielsen DM, Schoen SA, Brett-Green BA (2009). "Perspectives on sensory processing disorder: a call for translational research". Front Integr Neurosci. 3: 22. doi:10.3389/neuro.07.022.2009. PMC 2759332. PMID 19826493.
  11. ^ Jump up to: a b Blakeslee, Sandra; Blakeslee, Matthew. (2007). The Body has a Mind of its Own. Random House. pp. 440. ISBN 978-1-4000-6469-4.
  12. ^ Yang F, Kruggel F (2008). "Automatic segmentation of human brain sulci". Medical Image Analysis. 12 (4): 442–451. doi:10.1016/j.media.2008.01.003. PMID 18325826.
  13. ^ Seth AK, Dienes Z, Cleeremans A, Overgaard M, Pessoa L (2008). "Measuring consciousness: relating behavioural and neurophysiological approaches". Trends in Cognitive Sciences. 12 (8): 314–321. doi:10.1016/j.tics.2008.04.008. PMC 2767381. PMID 18606562.
  14. ^ Jump up to: a b Lin SY, Burdine RD (2005). "Brain asymmetry: Switching from left to right". Current Biology. 15 (9): R343–R345. doi:10.1016/j.cub.2005.04.026. PMID 15886094.
  15. ^ Witten IB, Knudsen EI (2005). "Why Seeing Is Believing: Merging Auditory and Visual Worlds". Neuron. 48 (3): 489–496. doi:10.1016/j.neuron.2005.10.020. PMID 16269365.
  16. ^ Burr D; Alais D; S. Martinez-Conde (2006). Chapter 14 Combining visual and auditory information. Progress in Brain Research. 155. pp. 243–258. doi:10.1016/S0079-6123(06)55014-9. ISBN 9780444519276. PMID 17027392.
  17. ^ Huddleston WE, Lewis JW, Phinney RE, DeYoe EA (2008). "Mapping Auditory and visual attention-based apparent motion share functional parallels". Perception & Psychophysics. 70 (7): 1207–1216. doi:10.3758/PP.70.7.1207. PMID 18927004.
  18. ^ Jaekl PM; Harris, LR (2007). "Auditory-visual temporal integration measured by shifts in perceived temporal location". Neuroscience Letters. 417 (3): 219–224. CiteSeerX 10.1.1.519.7743. doi:10.1016/j.neulet.2007.02.029. PMID 17428607. S2CID 7420746.
  19. ^ King, AJ (2005). "Multisensory Integration: Strategies for Synchronization". Current Biology. 15 (9): R339–R341. doi:10.1016/j.cub.2005.04.022. PMID 15886092.
  20. ^ Bulkin DA, Groh JM (2006). "Seeing sounds: visual and auditory interactions in the brain". Current Opinion in Neurobiology. 16 (4): 415–419. doi:10.1016/j.conb.2006.06.008. PMID 16837186. S2CID 11042371.
  21. ^ Alais D, Burr D (2004). "The ventriloquist effect results from near-optimal bimodal integration". Current Biology. 14 (3): 257–262. doi:10.1016/j.cub.2004.01.029. PMID 14761661. S2CID 3125842.
  22. ^ Samuel AD, Sengupta P (2005). "Sensorimotor integration: Locating locomotion in neural circuits". Current Biology. 15 (9): R341–R353. doi:10.1016/j.cub.2005.04.021. PMID 15886093.

외부 링크