Koordinace noha-oko, jak se naše vidění mění v rytmu naší chůze

Foto: TanteTati/Pixabay

Lékař Matthew Davidson a jeho kolegové zjistili, že naše vizuální vnímání klesá, když naše nohy dopadnou na zem. Neurovědci tak poprvé prokázali souvislost mezi posuny v našem zrakovém vnímání a kadencí našich kroků při chůzi.

Další pochopení tohoto by mohlo pomoci vyvinout včasnou diagnostiku neuromuskulárních nebo psychiatrických onemocnění. Prozumět změnám v pohyblivosti, jak stárneme, nebo pomoc se sportovní vědou a atletickým tréninkem.

Výzkum publikovaný v Nature Communications ukazuje, že mozek zpracovává vidění rytmickým způsobem, přičemž citlivost stoupá a klesá v cyklu, který odpovídá rytmu našich kroků. Při přechodu z jednoho kroku na druhý je lidské vnímání dobré a reakce rychlé.

Při došlapu však naše vidění není tak ostré a reakce jsou zpomalené.

Vedoucí autor, lékař Matthew Davidson z Vysoké školy psychologie na univerzitě v Sydney, řekl: „Tato práce odhaluje dříve neznámý vztah mezi vnímáním a pohybem. Překlenuje propast mezi experimentální psychologií a naším přirozeným každodenním chováním.“

Studie také potvrzuje naši představu o tom, že zrakové centrum mozku vnímá prostředí stroboskopicky; naše vnímání si bere pravidelné vzorky světa a pak je spojuje dohromady, aby vytvořilo náš celistvý zážitek.

Nové zjištění, které odhaluje posuny v našem vizuálním vnímání, má však důležité poznatky pro pochopení lidského chování, toho, jak interagujeme s prostředím a děláme rozhodnutí.

Práci provedl Dr. Matthew Davidson s kolegy profesorem Davidem Alaisem a profesorem Fransem Verstratenem na Vysoké škole psychologie, univerzity v Sydney.

Dr. Davidson řekl: „Vědomě si uvědomujeme plynulý proud vidění, ale je to klamné. Používám přirovnání ke kachně, která plave na rybníku. Pod hladkým pohybem na hladině se skrývá spousta cyklické aktivity.“

Tato studie rozšiřuje dřívější práci ze stejné laboratoře, která ukazuje, že vnímání zraku a zvuku je cyklické, přičemž náš mozek odebírá přibližně osm vzorků za sekundu.

Profesor Alais řekl: „Kritickým novým zjištěním v této studii je, že tyto oscilace v mozkovém vzorkování světa se při chůzi zpomalují, aby odpovídaly cyklu kroků.

„Lidé při chůzi udělají asi dva kroky za sekundu a obecně dodržují konzistentní rytmus. Hlášené oscilace ve vizuální citlivosti se také vyskytují přibližně ve dvou cyklech za sekundu a jsou zablokovány na krokový cyklus. U některých účastníků se tyto rytmické oscilace vyskytují ve čtyřech cyklech za sekundu, ale byly také uzamčeny na krokový cyklus.

Jde vůbec o první práci, kdy byl zrakový vjem jemně a nepřetržitě vzorkován během chůze. Bez náhlavních souprav pro virtuální realitu a sledování pohybu by to nebylo možné.

Davidson řekl: „Díky technologii VR jsme zjistili, že naše vize prochází na každém kroku dobrou a špatnou fází.“

Není jasné, proč jsou procesy vnímání našeho mozku tak úzce spojeny s chůzí.

Profesor Alais řekl: „Jedním z možných vysvětlení je, že vidění se stává druhotným vzhledem k ovládání motoru, zatímco vaše noha je uzemněna a v mozku je plánován další krok. Jakmile jste ve fázi švihu mezi kroky, mozek se přepne zpět na upřednostňování percepčního vzorkování světa, čímž se vytvoří neustálý percepční rytmus, který je v harmonii s rychlostí vašeho kroku.“

Zjištění otevírají otázky, kterými se bude výzkumný tým zabývat v dalších studiích. Moduluje například vnímání zvuku a dotyku také při chůzi? A co neurální aktivita?

Výzkumný tým plánuje na tyto otázky navázat, aby lépe porozuměl důsledkům.

Dr. Davidson řekl: „Zřejmou otázkou je, zda jsou tyto oscilace ve vnímání výraznější u starších osob vzhledem k potížím s rovnováhou a koordinací, jak stárneme.

„Také to vyvolává vzrušující možnost, že bychom mohli vyvinout levné a snadné diagnostické testy pomocí VR náhlavních souprav nebo použít tyto informace k vývoji testů na časný nástup neuromuskulárních poruch nebo některých psychiatrických onemocnění, které se mohou projevit abnormální chůzí.“

Řekl, že by to mohlo být také aplikováno na další výzkum ve sportovní vědě, aby se zjistilo, zda by bylo možné výsledky použít k optimalizaci rozhodování a reakčních časů u sportovců.

V pozadí všech těchto výzkumů zůstává přetrvávající záhada. Pokud je svět vzorkován rytmickými impulzy našeho mozku, proč je naše vědomé vnímání tak plynule hladké?

Profesor Verstraten řekl: „Kdysi to byla otázka pro filozofy, ale díky přístupu k technologiím dokázali neurovědci objasnit, jak se tyto mezery zaplňují. Současný názor je, že mozek je prediktivní stroj, který aktivně konstruuje vnímání a předvídá, co by v něm mělo být a tím vyplňuje prázdná místa. Je však zřejmé, že potřebujeme další výzkum, abychom prohloubili naše chápání.“

Metody

Výzkumníci sledovali chůzi 45 osob, které se pohybovaly po desetimetrové cestě ve virtuálním prostředí. Během každé chůze, trvající přibližně 9 sekund, musely subjekty reagovat na nula až osm náhodných vizuálních podnětů. Stejné podněty byly prezentovány i ve stacionárních pokusech. Pohyb očí a hlavy byl sledován spolu s informacemi o chůzi a pohybech.

Ze 45 subjektů nebyl u sedmi subjektů shromážděn dostatečný počet údajů. V souborech dat pro 38 subjektů bylo snížené vnímání při došlapu zaznamenáno v 83 % případů.

Údaje o chování generované v této studii byly uloženy ve veřejné databázi pod přístupovým kódem https://osf.io/8djtq/

Recenzováno: Tato práce byla přezkoumána a přezkoumána příslušnými nezávislými odborníky. Odkaz na výzkum (DOI): 10.1038/s41467-024-45780-4