Senzorická integrace je definována jako neurologický proces, který organizuje vjemy z vlastního těla a okolí, a umožňuje tak efektivní využití těla v prostředí. Konkrétně se zabývá tím, jak mozek zpracovává vstupy z více smyslových modalit do použitelných funkčních výstupů. Již delší dobu se předpokládá, že vstupy z různých smyslových orgánů jsou zpracovávány v různých oblastech mozku. Komunikace v rámci těchto specializovaných oblastí mozku a mezi nimi se nazývá funkční integrace. Novější výzkum ukázal, že tyto různé oblasti mozku nemusí být zodpovědné pouze za jednu smyslovou modalitu, ale mohou využívat více vstupů k vnímání toho, co tělo vnímá o svém okolí. Smyslová integrace je nezbytná téměř pro každou činnost, kterou vykonáváme, protože kombinace více smyslových vstupů je nezbytná k tomu, abychom mohli porozumět svému okolí.
Již delší dobu se předpokládá, že vstupy z různých smyslových orgánů jsou…
zpracovávají v různých oblastech mozku. Pomocí funkčního neurozobrazování lze zjistit, že
že smyslově specifické kůry jsou aktivovány různými vstupy. Například oblasti v týlní kůře jsou vázány na zrak a oblasti na horním spánkovém gyru jsou příjemci sluchových vstupů. Existují studie, které ukazují, že existují nové údaje, které naznačují, že existují hlubší multisenzorické konvergence než jen na dříve uvedených senzoricky specifických kůrách. Tato konvergence více smyslových modalit je známá jako senzorická integrace.
Smyslová integrace se zabývá tím, jak mozek zpracovává smyslové vjemy z více smyslových modalit. Patří mezi ně pět klasických smyslů: zrak (vidění), sluch (slyšení), hmat (dotek), čich (čich) a chuť (chuť). Existují i další smyslové modality, například vestibulární smysl (rovnováha a smysl pro pohyb) a propriocepce (smysl pro poznání své polohy v prostoru). Důležité je, že reprezentace těchto různých smyslových modalit se musí shodovat. Samotné smyslové vstupy jsou v různých elektrických signálech a v různých souvislostech. Díky senzorické integraci může mozek propojit všechny tyto různé vstupy smyslových modalit do koherentních výstupů, které nás lépe připraví na plné pochopení našeho prostředí.
Vždy se předpokládalo, že jednotlivé smysly jsou řízeny oddělenými mozkovými laloky. Mozkové laloky jsou klasifikace, které rozdělují mozek anatomicky i funkčně. Těmito laloky jsou čelní lalok, který je zodpovědný za vědomé myšlení, temenní lalok, který je zodpovědný za vizuálně-prostorové zpracování, týlní lalok, který je zodpovědný za smysly zraku, a spánkový lalok, který je zodpovědný za smysly čichu a zvuku. Od nejstarších dob neurologie se mělo za to, že tyto laloky jsou zodpovědné výhradně za vstupy jedné smyslové modality. Novější výzkumy však ukázaly, že tomu tak zcela nemusí být.
Problémy se senzorickou integrací
Někdy se může vyskytnout problém s kódováním smyslových informací. Tato porucha se označuje jako porucha senzorické integrace (SID). Tuto poruchu lze dále rozdělit na tři hlavní typy. Typ 1 je ten, kdy pacient vykazuje poruchu senzorické modulace, kdy vyhledává smyslovou stimulaci v důsledku nadměrné nebo nedostatečné reakce na smyslové podněty. Typ 2 je ten, kdy pacient vykazuje poruchu motoriky založenou na smyslovém vnímání. Pacienti, kteří trpí tímto typem SID, mají nesprávné zpracování motorických informací, což vede ke špatné motorice. K dysfunkci senzorické integrace typu 3 dochází, když má pacient poruchu senzorické diskriminace, která se vyznačuje problémy s posturální kontrolou, nedostatkem pozornosti a dezorganizací. K léčbě SID se používá několik terapií. Dr. A. Jean Ayresová tvrdila, že dítě potřebuje zdravou „smyslovou stravu“, což jsou všechny činnosti, které dítě vykonává a které mu poskytují potřebné smyslové vstupy, jež potřebuje k tomu, aby mozek lépe prováděl smyslovou integraci.
Modely senzorických a motorických homunkulů v Přírodovědném muzeu v Londýně.
Ve 30. letech 20. století prováděl doktor Wilder Penfield v Montrealském neurologickém institutu velmi bizarní operaci. Dr. Penfield byl „průkopníkem v zavádění neurofyziologických principů do neurochirurgické praxe. Dr. Penfield se zajímal o to, jak zjistit řešení problémů s epileptickými záchvaty, které měli jeho pacienti. Pomocí elektrody stimuloval různé oblasti mozkové kůry a ptal se svého pacienta, který byl stále při vědomí, co cítí. Tento postup vedl k vydání jeho knihy The Cerebral Cortex of Man (Mozková kůra člověka) v roce . „Mapování“ pocitů, které pociťovali jeho pacienti, vedlo doktora Penfielda k tomu, že zmapoval pocity, které vyvolávala stimulace různých oblastí mozkové kůry. Paní H. P. Cantlieová byla umělkyní, kterou si Dr. Penfield najal, aby jeho výsledky ilustrovala. Výsledkem byl koncept prvního smyslového homunkula.
Homunkulus: Schéma znázorňující polohu oblastí lidské mozkové kůry, které odpovídají příslušným aferentním/eferentním nervovým oblastem těla. Modrá: smyslová kůra. Červená: motorická kůra.
Homonculus je vizuální zobrazení intenzity vjemů z různých částí těla. Dr. Wilder Penfield a jeho kolega Herbert Jasper vyvinuli techniku, při níž pomocí elektrody stimulovali různé části mozku, aby zjistili, které části jsou příčinou epilepsie. Tuto část pak bylo možné chirurgicky odstranit nebo změnit, aby se obnovila optimální výkonnost mozku. Při provádění těchto testů zjistili, že funkční mapy senzomotorické a motorické kůry jsou u všech pacientů podobné. Vzhledem k jejich tehdejší novosti byly tyto Homonculi oslavovány jako „E=mc2 neurovědy“.
Na otázky týkající se vztahu mezi funkčními a strukturálními asymetriemi v mozku dosud neexistují jednoznačné odpovědi. V lidském mozku existuje řada asymetrií, včetně toho, že jazyk je zpracováván především v levé mozkové hemisféře. Byly však zaznamenány případy, kdy jedinci mají srovnatelné jazykové schopnosti jako někdo, kdo ke zpracování jazyka používá levou hemisféru, a přesto používají hlavně pravou nebo obě hemisféry. Tyto případy představují možnost, že v některých kognitivních úkolech nemusí funkce následovat strukturu. Současný výzkum v oblasti senzorické integrace a funkční integrace si klade za cíl snad odhalit tajemství, které se skrývá za konceptem mozkové lateralizace.
Výzkum smyslové integrace má co nabídnout k pochopení funkce mozku jako celku. Hlavním úkolem smyslové integrace je zjistit a roztřídit obrovské množství smyslových informací v těle prostřednictvím mnoha smyslových modalit. Tyto modality nejenže nejsou nezávislé, ale také se docela dobře doplňují. Tam, kde jedna smyslová modalita může poskytnout informace o jedné části situace, může jiná modalita zachytit další potřebné informace. Spojení těchto informací usnadňuje lepší pochopení fyzického světa kolem nás.
Ačkoli se může zdát, že je nadbytečné, že dostáváme více smyslových informací o stejném objektu, nemusí tomu tak být. Tyto takzvané „nadbytečné“ informace jsou ve skutečnosti ověřením toho, že to, co prožíváme, se skutečně děje. Vnímání světa je založeno na modelech, které si o světě vytváříme. Smyslové informace tyto modely informují, ale tyto informace mohou modely také zmást. Smyslové iluze vznikají, když se tyto modely neshodují. Například tam, kde nás v jednom případě může zmást náš zrakový systém, nás může náš sluchový systém vrátit do přízemní reality. Tím se předchází smyslovým zkreslením, protože díky kombinaci více smyslových modalit je model, který si vytvoříme, mnohem robustnější a poskytuje lepší posouzení situace. Když se nad tím zamyslíme logicky, je mnohem snazší oklamat jeden smysl než současně dva nebo více smyslů.
Příklady smyslové integrace
Jedním z prvních vjemů je čichový vjem. Evolučně se chutě a čich vyvíjely společně. Tato smyslová integrace byla pro první lidi nezbytná, aby se ujistili, že přijímají správnou výživu z potravy, a také aby se ujistili, že nekonzumují jedovaté látky. Existuje několik dalších smyslových integrací, které se vyvinuly na počátku lidské evoluce. Integrace mezi zrakem a sluchem byla nezbytná pro prostorové mapování. Integrace mezi zrakem a hmatem se vyvinula spolu s našimi jemnějšími motorickými schopnostmi včetně lepší koordinace ruka-oko. Zatímco se lidé vyvíjeli v bipední organismy, rovnováha se stala exponenciálně důležitější pro přežití. Integrace smyslů mezi zrakovými vstupy, vestibulárními (rovnovážnými) vstupy a propriocepcí hrála důležitou roli při našem vývoji ve vzpřímeně chodící jedince.
Jednou z nejlépe prozkoumaných smyslových integrací je pravděpodobně vztah mezi zrakem a sluchem. Tyto dva smysly vnímají stejné předměty ve světě různými způsoby a jejich kombinací nám pomáhají tyto informace lépe pochopit. Zrak dominuje našemu vnímání světa kolem nás. Je to proto, že vizuální prostorové informace jsou jednou z nejspolehlivějších smyslových modalit. Zrakové podněty se zaznamenávají přímo na sítnici a existuje jen málo vnějších zkreslení, pokud vůbec nějaká, která by mozku poskytovala nesprávné informace o skutečné poloze objektu. Ostatní prostorové informace nejsou tak spolehlivé jako vizuální prostorové informace. Vezměme si například sluchové prostorové informace. Polohu objektu lze někdy určit pouze na základě jeho zvuku, ale smyslový vstup může být snadno modifikován nebo pozměněn, čímž vzniká méně spolehlivá prostorová reprezentace objektu. Sluchové informace tedy nejsou prostorově reprezentovány na rozdíl od vizuálních podnětů. Jakmile však člověk získá prostorové mapování ze zrakových informací, senzorická integrace pomáhá spojit informace ze zrakových i sluchových podnětů a vytvořit spolehlivější mapování.
Byly provedeny studie, které ukazují, že existuje dynamický nervový mechanismus pro sladění sluchových a zrakových vstupů z události, která stimuluje více smyslů. Jedním z příkladů, které byly pozorovány, je způsob, jakým mozek kompenzuje vzdálenost cíle. Když s někým mluvíte nebo něco sledujete, sluchové a zrakové signály nejsou zpracovávány současně, ale jsou vnímány jako souběžné. Tento druh integrace může vést k mírnému zkreslení zrakově-sluchového systému v podobě břichomluveckého efektu. Příkladem břichomluveckého efektu je situace, kdy se zdá, že hlas osoby v televizi vychází z jejích úst, a nikoli z reproduktorů televize. K tomu dochází v důsledku již existující prostorové reprezentace v mozku, který je naprogramován tak, aby si myslel, že hlasy vycházejí z úst jiného člověka. To pak způsobuje, že vizuální odezva na zvukový vstup je prostorově zkreslená, a tudíž nesprávně nastavená.
Jedním z příkladů smyslové integrace je koordinace očí a rukou. V tomto případě potřebujeme těsnou integraci toho, co o objektu vnímáme vizuálně, a toho, co o tomtéž objektu vnímáme hmatem. Pokud by tyto dva smysly nebyly v mozku propojeny, pak by člověk měl menší schopnost manipulovat s předmětem. Koordinace ruka-oko je hmatový vjem v kontextu zrakového systému. Zrakový systém je velmi statický v tom smyslu, že se příliš nepohybuje, ale ruce a další části používané při sběru hmatových vjemů se mohou volně pohybovat. Tento pohyb rukou musí být zahrnut do mapování hmatových i zrakových vjemů, jinak by člověk nebyl schopen pochopit, kde pohybuje rukama a čeho se dotýká a na co se dívá. Příkladem takového dění je pohled na kojence. Kojenec zvedá předměty a dává si je do úst nebo se jich dotýká nohou či obličeje. Všechny tyto činnosti vrcholí vytvářením prostorových map v mozku a uvědoměním si, že „hele, ta věc, která pohybuje tímto předmětem, je vlastně mou součástí“. Vidět stejnou věc, kterou cítí, je důležitým krokem v mapování, který je nutný k tomu, aby si kojenci začali uvědomovat, že mohou pohybovat rukama a komunikovat s předmětem. Jedná se o nejranější a nejzřetelnější způsob prožívání smyslové integrace.
V budoucnu bude výzkum smyslové integrace sloužit k lepšímu pochopení toho, jak jsou různé smyslové modality začleněny do mozku, aby nám pomáhaly provádět i ty nejjednodušší úkoly. V současné době například nemáme dostatečné znalosti potřebné k pochopení toho, jak nervové obvody přeměňují smyslové podněty na změny v motorických činnostech. Další výzkum prováděný v oblasti senzomotorického systému může pomoci pochopit, jak jsou tyto pohyby řízeny. Toto porozumění může být potenciálně využito k získání dalších poznatků o tom, jak vyrábět lepší protézy, a případně pomoci pacientům, kteří ztratili možnost používat končetinu. Také tím, že se dozvíme více o tom, jak se mohou kombinovat různé smyslové vstupy, může mít zásadní vliv na nové inženýrské přístupy využívající robotiku. Smyslová zařízení robota mohou přijímat vstupy různých modalit, ale pokud lépe porozumíme integraci smyslů, mohli bychom být schopni tyto roboty naprogramovat tak, aby tyto údaje přenesli do užitečného výstupu, který by lépe sloužil našim účelům.