Koordinace ruka-oko (též koordinace oko-ruka ) je koordinované ovládání pohybu očí pohybem rukou a zpracování vizuálních vstupů pro vedení natahování a uchopení spolu s použitím propriocepce rukou pro vedení očí. Zjednodušeně řečeno, koordinace oko-ruka zahrnuje koordinované vidění a pohyb rukou pro vykonání úkolu. Byla studována při činnostech tak rozmanitých, jako je výroba čaje, pohyb pevných předmětů, jako jsou dřevěné bloky, sportovní výkon, čtení hudby, počítačové hry a kopírování. Je to způsob provádění každodenních úkolů a v jeho nepřítomnosti by většina lidí nebyla schopna provést ani ty nejjednodušší úkony, jako je zvednutí knihy ze stolu nebo hraní videohry. Zatímco je rozpoznávána pod pojmem koordinace ruka-oko, bez výjimky lékařské reference jí přiřazují název koordinace oko-ruka.
Neurovědci rozsáhle zkoumali chování lidského pohledu, přičemž studie zaznamenaly, že použití pohledu je velmi specifické pro daný úkol, ale že lidé obvykle projevují proaktivní kontrolu nad pohyby, aby mohli řídit pohyby. Obvykle se oči upřou na cíl dříve, než jsou ruce použity k zapojení do pohybu, což naznačuje, že oči jsou použity k poskytnutí prostorových informací pro ruce. Navíc doba, po kterou se oči zdají být uzamčeny na cíl pro pohyb rukou, se liší, přičemž oči někdy zůstávají fixovány, dokud není úkol dokončen. Jindy se zdá, že oči sledují dopředu další objekty zájmu dříve, než se ruka vůbec chytí a manipuluje s objektem. Naopak bylo prokázáno, že lidé jsou schopni zaměřit pohyby očí směrem k ruce bez zraku, pomocí prostorových informací z propriocepce ruky.
Dominantnější chování u lidí, studie ukázaly, že když jsou oči a ruce použity pro základní cvičení, oči obecně řídí pohyb rukou na cíle. Kromě toho oči poskytují počáteční informace o objektu, včetně jeho velikosti, tvaru a případně uchopitelných míst, které se používají k určení síly potřebné k vyvinutí konečky prstů pro zapojení se do daného úkolu. U kratších úkolů se oči často přesunou na jiný úkol, aby poskytly další vstup pro plánování dalších pohybů. U přesnějších pohybů nebo pohybů s delší dobou trvání se však používá nepřetržitý vizuální vstup k úpravě chyb v pohybu a k vytvoření přesnějších pohybů.
U sekvenčních úkolů bylo pozorováno, že k pohybům očí dochází během důležitých kinematických dějů, jako je změna směru pohybu nebo míjení vnímaných orientačních bodů. To souvisí s povahou očí orientovanou na vyhledávání úkolů a jejich vztahem k plánování pohybu rukou a s chybami mezi výstupem motorického signálu a důsledky vnímanými očima a dalšími smysly, které mohou být použity pro korektivní pohyby. Dále bylo prokázáno, že oči mají tendenci „refixovat“ na cíl, aby si osvěžily paměť na jeho tvar nebo aktualizovaly jeho tvar nebo geometrii. To se také ukázalo jako pravdivé při kreslení úkolů se souvisejícím vizuálním vstupem a jeho převedení na pohyby rukou, aby vznikla kopie toho, co bylo vnímáno. U úkolů s vysokou přesností studie ukázaly, že při působení na větší množství vizuálních podnětů se čas potřebný k plánování a provádění pohybů lineárně prodlužuje podle Fittsova zákona.
Bylo prokázáno, že lidé jsou schopni směřovat pohyby očí směrem k ruce bez zraku, s použitím smyslu propriocepce, pouze s drobnými chybami souvisejícími s interní znalostí polohy končetin. Bylo prokázáno, že propriocepce končetin, jak aktivní, tak pasivní pohyby končetin mají za následek překročení očních sakádů, když jsou ruce používány k vedení pohybů očí. Bylo zjištěno, že tato překročení vyplývají z kontroly očních sakádů spíše než z předchozích pohybů rukou v experimentech. V důsledku toho bylo zjištěno, že propriocepce končetin je schopna přeměny na oční motorické souřadnice k vedení očních sakádů, což umožňuje vedení sakádů rukama a nohama.
Nervové řízení koordinace očí a rukou je složité, protože zahrnuje každou část centrálního nervového systému zapojenou do vidění, pohybů očí, dotyku a ovládání rukou. To zahrnuje oči samotné, mozkovou kůru, subkortikální struktury (jako je mozeček, bazální ganglia a mozkový kmen), míchu a periferní nervový systém. Některé další oblasti zapojené do koordinace očí a rukou, které byly zkoumány nejintenzivněji, jsou oblasti frontální a parietální kůry pro ovládání očních sakádů a ovládání dosahu rukou. Obě tyto oblasti jsou považovány za klíčové pro koordinaci očí a rukou a plánování pohybů během úkolů.
Má se za to, že specifičtější oblast, parieto occipital junction, se podílí na transformaci periferního vizuálního vstupu pro dosahování rukama, jak se zjistilo pomocí fMRI. Zejména tato oblast prokazatelně má subdivize pro dosah, uchopení a sakády. Kromě parieto occipital junction se má za to, že posteriorní parietální kůra hraje důležitou roli v souvislosti s propriocepcí a transformací motorického smyslového vstupu pro plánování a kontrolu pohybu s ohledem na vizuální vstup.
Mnohé z těchto oblastí, kromě kontroly sakádů nebo dosahu, také vykazují signály polohy očí, které jsou potřebné pro transformaci vizuálních signálů do motorických povelů. Kromě toho některé oblasti zapojené do dosahu, jako je například střední intraparietální kůra, vykazují při pohybech očí u opic i lidí předělávání odpovědí zaměřené na pohled. Pokud jsou však v těchto oblastech zaznamenány jednotlivé neurony, oblasti dosahu často vykazují některé reakce související se sakádem a oblasti sakádu často vykazují některé reakce související s dosahem. To může pomoci při koordinaci očí a rukou nebo naznačit schopnost buněk propojovat se, protože jsou používány častěji.
Pohyby rukou jsou iniciovány povely pocházejícími z oblasti primární motorické kůry, která obsahuje vysoký počet specializovaných kortikospinálních (CST) neuronů, označovaných jako kortikomotoneuronální (CM) buňky. CM buňky sestupují do míchy a vytvářejí monosynaptická spojení s motorickými neurony v předním rohu. Výzkum ukázal, že tato monosynaptická spojení mohou být příčinou vysokého množství manuální zručnosti pozorované u primátů, včetně lidí.
Bylo zjištěno, že četné poruchy, onemocnění a poruchy mají za následek narušení koordinace očí a rukou v důsledku poškození mozku samotného, degenerace mozku v důsledku onemocnění nebo stárnutí nebo zjevné neschopnosti zcela koordinovat smysly.
Bylo prokázáno, že u starších dospělých dochází ke zhoršení koordinace mezi očima a rukama, zejména při vysokých rychlostech a přesných pohybech. To je připisováno celkové degeneraci mozkové kůry, jejímž důsledkem je ztráta schopnosti počítat vizuální vstupy a dávat je do souvislosti s pohyby rukou. Zatímco však starší dospělí mají tendenci věnovat těmto druhům úkonů více času, jsou stále schopni zůstat stejně přesní jako mladší dospělí, avšak pouze v případě, že je jim věnován dodatečný čas.
Bálintův syndrom je charakterizován naprostou nedostatečnou koordinací očí a rukou a bylo prokázáno, že se vyskytuje izolovaně od oční ataxie. Jedná se o vzácný psychický stav vyplývající nejčastěji z poškození bilaterálně nadřazené parietookcipitální kůry. Jednou z nejčastějších příčin je mozková mrtvice, ale poškození mohou způsobit i nádory, trauma a Alzheimerova choroba. Pacienti s Balintovým syndromem mohou trpět třemi hlavními složkami: optickou apraxií, optickou ataxií a simultanagnosií . Simultanagnosie je stav, kdy pacienti mají potíže vnímat více než jeden objekt najednou. Existují tři různé přístupy k rehabilitaci. Prvním přístupem je adaptivní nebo funkční přístup. Zahrnuje funkční úkoly, které využívají přednosti a schopnosti pacienta. Druhým přístupem je nápravný přístup a zahrnuje obnovu poškozeného centrálního nervového systému tréninkem percepčních dovedností. Posledním přístupem je multikontextový přístup a tento přístup zahrnuje procvičování cílené strategie v mnohonásobném prostředí s různorodými úkoly a pohybovými nároky, spolu s úkoly sebeuvědomění.
Optická apraxie je stav, který vyplývá z celkové neschopnosti člověka koordinovat pohyby očí a rukou. Ačkoli je podobná optické ataxii, její účinky jsou závažnější a nemusí nutně pocházet z poškození mozku, ale genetické vady nebo degenerace tkáně.[citace nutná]
Optická ataxie nebo visuomotorická ataxie je klinický problém spojený s poškozením okcipitální-parietální kůry u lidí, což vede k nedostatečné koordinaci mezi očima a rukou. Může postihnout buď jednu nebo obě ruce a může být přítomna v části zorného pole nebo v celém zorném poli. Optická ataxie byla často považována za poškození koordinace očí a rukou na vysoké úrovni, které je důsledkem kaskády selhání smyslových až motorických transformací v zadní parietální kůře. Vizuální vnímání, pojmenování a čtení jsou stále možné, ale vizuální informace nemohou řídit pohyby rukou. Optická ataxie byla často zaměňována s Balintovým syndromem, ale nedávný výzkum ukázal, že optická ataxie se může objevit nezávisle na Balintově syndromu. Pacienti s oční ataxií mají obvykle potíže sahat k vizuálním objektům na opačné straně světa, než je strana poškození mozku. Často jsou tyto problémy relativní k aktuálnímu směru pohledu a zdají se být přetvořeny spolu se změnami směru pohledu. Někteří pacienti s poškozením parietální kůry mozkové vykazují „magnetické natahování“: problém, při kterém se zdá, že je natahován směrem pohledu, i když je vychýlen od požadovaného předmětu uchopení.[citace nutná]
U dospělých s Parkinsonovou chorobou byly pozorovány stejné poruchy jako u normálního stárnutí, jen v extrémnějším rozsahu, navíc se ztrátou kontroly motorických funkcí podle normálních příznaků onemocnění. Jedná se o pohybovou poruchu a dochází k ní, když dochází k degeneraci dopaminergních neuronů, které spojují substantia nigra s kaudálním jádrem. Mezi primární příznaky pacienta patří svalová ztuhlost, pomalost pohybu, klidový třes a posturální nestabilita. Bylo prokázáno, že schopnost plánovat a učit se ze zkušeností umožňuje dospělým s Parkinsonovou dobou ke zlepšení, ale pouze za podmínek, kdy užívají léky proti účinkům Parkinsonovy choroby. Některým pacientům je podáván L-DOPA, který je prekurzorem dopaminu. Je schopen překročit hematoencefalickou bariéru a poté je vychytán dopaminergními neurony a poté konvertován na dopamin.