Body schema je aspekt obrazu těla a je pojem používaný v několika oborech, včetně psychologie, neurovědy, filozofie, sportovní medicíny a robotiky.
V těchto oborech nepanuje shoda ohledně definice tělesného schématu. Neurolog Sir Henry Head ho původně definoval jako posturální model těla, který aktivně organizuje a modifikuje „dojmy vyvolané přicházejícími smyslovými impulsy tak, že konečný pocit polohy [těla] nebo lokalizace stoupá do vědomí nabitého vztahem k něčemu, co se již stalo“. Jako posturální model, který sleduje polohu končetin, hraje důležitou roli při kontrole činnosti. Zahrnuje aspekty jak centrálních (mozkových procesů), tak periferních (smyslových, proprioceptivních) systémů. Tělesné schéma lze tedy považovat za soubor procesů, které registrují držení těla částí těla v prostoru. Schéma se aktualizuje během pohybu těla. Typicky se jedná o nevědomý proces a používá se především pro prostorovou organizaci činnosti. Jedná se tedy o pragmatické znázornění prostorových vlastností těla, které zahrnuje délku končetin a segmentů končetin, jejich uspořádání, konfiguraci segmentů v prostoru a tvar povrchu těla. Tělesné schéma hraje také důležitou roli při integraci a používání nástrojů lidmi.
Henry Head, anglický neurolog, který provedl průkopnickou práci v oblasti somatosenzorického systému a smyslových nervů, spolu s britským neurologem Gordonem Morganem Holmesem poprvé popsali tento koncept v roce 1911. Tento koncept byl nejprve nazván „posturální schéma“, které mělo popsat neuspořádanou prostorovou reprezentaci pacientů po poškození temenního laloku mozku. Head a Holmes diskutovali o dvou schématech (nebo schématech): jednom tělesném schématu pro registraci držení těla nebo pohybu a dalším tělesném schématu pro lokalizaci stimulovaných míst na tělesném povrchu. „Body schema“ se stalo termínem používaným pro „organizované modely nás samých“. Termín a definice, které jako první navrhli Head a Holmes, vydržely téměř století výzkumu s objasněním, protože se o neurovědě a mozku vešlo ve známost více.
Portrét Henryho Heada, průkopníka anglického neurologa, který jako první definoval a použil termín „tělesné schéma“.
Neurovědci Patrick Haggard a Daniel Wolpert identifikovali sedm základních vlastností tělesného schématu. Je prostorově kódované, modulární, přizpůsobivé, supramodální, koherentní, interpersonální a aktualizované pohybem.
Schéma těla představuje pozici i konfiguraci těla jako trojrozměrného objektu v prostoru. Kombinace smyslových informací, především hmatových a vizuálních, přispívá k reprezentaci končetin v prostoru. Tato integrace umožňuje lokalizaci podnětů ve vnějším prostoru vzhledem k tělu. Příklad Haggarda a Wolperta ukazuje kombinaci hmatového vjemu ruky s informacemi o kloubních úhlech paže, které umožňují rychlé pohyby zmíněné paže k plácnutí mouchy.
Schéma těla není zastoupeno zcela v jedné oblasti mozku. Nedávné studie fMRI (funkční magnetická rezonance) potvrzují dřívější výsledky. Například schéma pro nohy a ruce je kódováno různými oblastmi mozku, zatímco prsty jsou zastoupeny zcela samostatnou částí.
Plastické změny tělesného schématu jsou aktivní a kontinuální. Například k postupným změnám tělesného schématu musí docházet v průběhu života jedince, jak roste, a absolutní a relativní velikosti částí těla se mění v průběhu jeho života. Bylo rovněž prokázáno, že k rozvoji tělesného schématu dochází u malých dětí. Jedna studie ukázala, že u těchto dětí (9- 14- a 19-měsíční) starší děti manipulovaly se lžícemi, aby je optimálně a pohodlně uchopily, aby se nasytily, zatímco mladší děti měly tendenci sahat dominantní rukou, bez ohledu na orientaci lžíce a případnou snadnost použití. Krátkodobá plasticita byla prokázána začleněním nástrojů do tělesného schématu. Slavná iluze gumové ruky také ukázala rychlou reorganizaci tělesného schématu na časové ose sekund, což ukazuje vysokou úroveň plasticity a rychlost, s jakou se tělesné schéma reorganizuje. V iluzi účastníci vidí figurínu ruky, kterou někdo hladí štětcem, zatímco jejich vlastní ruka je hladěna identicky. Účastníci mohou mít pocit, že doteky na jejich ruce pocházejí z figuríny ruky, a dokonce i to, že figurína ruky je nějakým způsobem jejich vlastní rukou.
Ve své podstatě tělesné schéma integruje proprioceptivní (smysl pro relativní polohu sousedních částí těla) a hmatovou informaci pro zachování trojrozměrného tělesného znázornění. Jiné smyslové informace, zejména vizuální, však mohou být ve stejném znázornění těla. Tato souběžná účast znamená, že v tělesném schématu existují kombinované znázornění, což naznačuje zapojení procesu pro převod primární informace (např. vizuální, hmatové atd.) do jediné smyslové modality nebo abstraktní, amodální formy.
Aby tělesné schéma správně fungovalo, musí být schopno nepřetržitě udržovat souvislou organizaci. K tomu musí být schopno vyřešit veškeré rozdíly mezi smyslovými vstupy. Vyřešení těchto mezismyslových nesrovnalostí může vést k zajímavým vjemům, jako jsou ty, které zažilo během iluze gumové ruky.
Má se za to, že tělesné schéma jedince je používáno k reprezentaci jak vlastního těla, tak těl druhých. Má se za to, že zrcadlové neurony hrají roli v mezilidských charakteristikách tělesného schématu. Interpersonální projekce tělesného schématu hraje důležitou roli v úspěšném napodobování pohybů, jako jsou gesta rukou, zejména při zachování handedness a umístění gesta, ale ne nutně kopírování přesného pohybu samotného.
Schéma funkčního těla musí být schopno interaktivně sledovat pohyby a pozice částí těla v prostoru. K této funkci mohou přispívat neurony v premotorové kůře. Třída neuronu v premotorové kůře je multisenzorická. Každý z těchto multisenzorických neuronů reaguje na hmatové podněty a také na vizuální podněty. Neuron má hmatově vnímavé pole (responzivní oblast na povrchu těla) typicky na obličeji, pažích nebo rukou. Stejný neuron také reaguje na vizuální podněty v prostoru v blízkosti hmatově vnímavého pole. Pokud například hmatově vnímavé pole neuronu pokrývá paži, stejný neuron bude reagovat na vizuální podněty v prostoru v blízkosti paže. Jak ukázal Graziano a jeho kolegové, vizuálně vnímavé pole se aktualizuje pohybem paže a při pohybu paže se překládá prostorem. Podobná neuronální vnímavá pole soustředěná na části těla se vztahují k obličeji. Tyto neurony zjevně sledují umístění částí těla a umístění blízkých objektů s ohledem na části těla. Podobné neuronální vlastnosti mohou být důležité také pro schopnost začlenit externí objekty do tělesného schématu, například při používání nástrojů.
Nejpřímější z příbuzných poruch, deafferentace nastává, když je smyslový vstup z těla snížen nebo chybí, aniž by ovlivnil efferentní, nebo motorické, neurony. Nejznámějším případem této poruchy je „IW“, který ztratil všechny smyslové vstupy zpod krku, což mělo za následek dočasné ochrnutí. Byl nucen naučit se ovládat svůj pohyb znovu a znovu pouze pomocí svého vědomého obrazu těla a vizuální zpětné vazby. V důsledku toho, když je konstantní vizuální vstup ztracen během činnosti, jako je chůze, stává se pro něj nemožné dokončit úkol, což může mít za následek pád, nebo prostě zastavení. IW vyžaduje neustálou pozornost k úkolům, aby byl schopen je dokončit přesně, demonstruje, jak automatický a podvědomý je proces integrace doteku a propriocepce do tělesného schématu ve skutečnosti.
Autotopagnóza se typicky objevuje po lézích levé temenní kosti. Pacienti s touto poruchou se dopouštějí chyb, které vyplývají ze záměny mezi přilehlými částmi těla. Například, pacient může ukázat na své koleno, když je požádán, aby ukázal na svůj kyčel. Protože porucha zahrnuje tělesné schéma, lokalizační chyby mohou být způsobeny jak na vlastním těle pacienta, tak na těle ostatních. Prostorová jednota těla v tělesném schématu byla poškozena tak, že byla nesprávně členěna ve vztahu ke svým ostatním modulárním částem.
Fantomové končetiny jsou jev, který nastává po amputaci končetiny od jedince. V 90-98% případů amputovaní udávají, že cítí celou nebo část končetiny nebo části těla stále tam, zabírající prostor. Amputovaní mohou vnímat končetinu pod plnou kontrolou, nebo paralyzovanou. Běžným vedlejším účinkem fantomových končetin je fantomová bolest končetin. Neurofyziologické mechanismy, kterými se fantomové končetiny vyskytují, jsou stále předmětem diskuze. Běžná teorie předpokládá, že aferentní neurony, poté co jsou v důsledku amputace hluché, se typicky přemístí do přilehlých kortikálních oblastí v mozku. To může způsobit, že amputovaní udávají pocit dotyku své chybějící končetiny, když je stimulována zdánlivě nesouvisející část těla (například když se dotknou obličeje, ale amputovaní také cítí, že jejich chybějící paže je pohlazena v určitém místě). Další stránkou fantomových končetin je, že eferentní kopie (motorická zpětná vazba) zodpovědná za hlášení polohy do tělesného schématu nezeslábne rychle. Chybějící část těla tak může být amputovanou osobou přisuzována tomu, že je stále v pevné nebo pohyblivé poloze.
Makakové rodu Rhesus jsou schopni být vycvičeni používat základní nástroje, ale nikdy nebylo prokázáno, že by používali nástroje spontánně ve volné přírodě.
Nejenže je nezbytné, aby bylo schéma těla schopno integrovat a vytvořit trojrozměrné znázornění těla, ale hraje také důležitou roli při používání nástrojů. Studie zaznamenávající neuronální aktivitu v intraparietální kůře u makaků ukázaly, že s tréninkem se schéma těla makaků aktualizuje tak, aby zahrnovalo nástroje, například ty, které se používají k dosažení, do schématu těla. U lidí hraje schéma těla důležitou roli při jednoduchém i komplexním používání nástrojů, daleko přesahujícím použití makaků. Pro tuto integraci také není nutný rozsáhlý trénink.
Mechanismy, jakými jsou nástroje integrovány do tělesného schématu, nejsou zcela pochopeny. Studie s dlouhodobým tréninkem však ukázaly zajímavé jevy. Při držení nástrojů v obou rukou v zkříženém postoji se účinky na chování obrátí podobně, jako když jsou zkřížené pouze ruce. Smyslové podněty jsou tedy dodávány stejným způsobem, ať už přímo nebo nepřímo prostřednictvím nástrojů do rukou. Tyto studie naznačují, že mysl začleňuje nástroje do stejných nebo podobných oblastí jako sousední ruce. Nedávný výzkum krátkodobé plasticity tělesného schématu používal jedince bez předchozího tréninku s nástroji. Tyto výsledky, odvozené ze vztahu mezi dozvuky a tělesným schématem, ukazují, že nástroje jsou do tělesného schématu začleněny během několika sekund, bez ohledu na délku tréninku, ačkoli výsledky se nevztahují na jiné druhy kromě člověka.
Historicky byly tělesné schéma a tělesný obraz obvykle házeny do jednoho pytle, používány zaměnitelně nebo špatně definovány. Ve vědě i jinde jsou tyto dva pojmy stále běžně nesprávně přiřazovány nebo zaměňovány. Byla vyvinuta snaha tyto dva pojmy odlišit a definovat je jasnými a diferencovatelnými způsoby. Tělový obraz se skládá z vnímání, postojů a přesvědčení týkajících se vlastního těla. Naproti tomu tělesné schéma se skládá ze smyslově-motorických schopností, které ovládají pohyb a držení těla.
Obraz těla může zahrnovat vědomé vnímání vlastního fyzického vzhledu. Je to způsob, jakým jednotlivci vidí sami sebe, když si představují sami sebe ve své mysli, nebo když sami sebe vnímají v zrcadle. Obraz těla se liší od tělesného schématu, protože vnímání se liší od pohybu. Oba se mohou podílet na akci, zejména při učení nových pohybů.