Какие пропорции существуют между частями тела человека: Назовите известные вам части тела.Укажите,какие пропорции существуют между ними.

Содержание

Пропорции тела человека | КОНСТРУИРУЕМ ОДЕЖДУ

При проектировании одежды любого вида большое внимание уделяется фактору подбора гармоничных пропорций изделий, формирующих костюм, а также их эстетическому соответствию пропорциям тела человека с учётом особенностей его телосложения.

По характеру пропорций отдельных частей тела отличают три основных типа телосложения человека:

  • долихоморфный – характеризуется узким относительно коротким туловищем и длинными конечностями,
  • брахиморфный – характеризуется относительно широким и длинным туловищем и короткими конечностями,
  • мезоморфный – занимающий среднее положение между долихоморфным и мезоморфным, характерен для фигур нормального типового телосложения.

Соотношение частей тела к росту для женщин наиболее часто встречающегося  среди населения мезоморфного типа, выраженное в процентах по отношению к росту, следующее:

  • голова              13%
  • шея                   3%
  • туловище         33%,
  • рука                  44%
  • нога                  51%
  • ширина плеч   21%
  • ширина таза    21%

 

Изучение соотношений частей тела человека с ростом и между собой  необходимо проектировщику  для решения задач  подбора рациональных пропорций одежды так, чтобы представить  фигуру человека в наиболее выгодном виде. Для этого на этапе эскизного проектирования  принято использовать различные каноны или схемы построения фигуры человека.

Почти  все выработанные каноны сводятся к установлению зависимости отдельных частей тела человека от условно взятой постоянной величины, или модуля. Изображения человека кажутся красивыми, если независимо от масштаба в них сохранены правильные пропорции. Эти пропорции выражены в числовых значениях или геометрическими схемами, в которых задаётся представление о размерах отдельных частей  тела по отношению ко всей фигуре. Правильное и вместе с тем типичное членение фигуры человека, служащее образцом гармоничного представления, называется каноном.

Наиболее простым и распространенным является канон, в котором в качестве модуля выбирается высота головы. В таком случае для человека до­лихоморфного типа рост будет равняться 8 модулям, мезоморфного типа—7,5 модулям, брахиморфного типа—7 моду­лям. На рисунке приведен канон построения фигуры человека, модулем которой служит высота головы.

Как видно из рисунка:

  • ширина плеч равна 1,5 модулям,
  •  расстоя­ние между центрами грудных желез— 1 модулю,
  •  ширина таза— 1,5 модулям,
  • ширина талии—1 модулю,
  • положение талии—3 мо­дулям,
  • положение локтевого  сгиба руки—3 модулям,
  • положение лобка—4 модулям,
  • положение низа колена (чашечки)—6 модулям,
  • поло­жение низа голени—7 модулям,
  • положение стопы—7,5 модулям.

Определенный интерес представляет канон, основанный на пра­вилах «золотого сечения». Закон «золотого сечения» сводится к тому, что при делении целого на две неравные части, целое так относится к большей части, как большая часть—к меньшей. Если целое— а, большая часть— в, меньшая часть— с, то а : в = в : с.

Пользуясь принципом золотого сечения, можно создавать в композиции костюма наибо­лее совершенные пропорции и устанавливать ор­ганичную связь между целым и его частями.

Однако пропорции одежды теряют всякий смысл, если они не увязаны с человеком. Поэто­му соотношение деталей костюма определяется особенностями фигуры, её собственными пропорциями.

 

Конечно же, какой бы канон не брался за образец, на практике мно­гие художники-модельеры и  конструкторы одежды допускают отступления от этих канонов. Каноны, как правило, стремятся установить классический тип сложения тела, но фигуры человека различны в зависимости от возрастных, национальных и других признаков. К тому же, изменения модных тенденций и творческий подход дизайнеров к самовыражению через свои «произведения» очень часто приводит к отступлению от установленных канонов.

Хотите постоянно быть в курсе новинок сайта?
Подписывайтесь на новые статьи!

Также на эту тему можно прочитать следующие статьи:

  1. Конструктивные пояса фигуры человека

7 пропорций тела человека, которые необходимо знать художнику

Однако, принимая во внимание, количество существующих методов измерения пропорций (канонов), мы должны понимать, насколько по-разному можно трактовать пропорции, и то, что, возможно, ни один из этих методов не является досконально точным.

Что такое пропорции?

Пропорции – это соотношения между собой ширины, высоты и глубины объекта.

Чтобы нарисовать правдоподобное изображение чего угодно, независимо от того, что это или кто это, нам необходимо максимально точно передать соотношения пропорций этого объекта.

Например, на рисунке справа, ширина и высота ободка кружки, примерно равны, в то время как глубина кружки примерно в полтора раза превышает ширину. Эти пропорции характерны для данной кружки, именно в данной ситуации.

Что случится, если я изменю пропорции? Нарисованная кружка не будет в точности походить на ту кружку, что находится передо мной, но она все равно получится довольно узнаваемой.

Однако, если нам нужно нарисовать человеческую фигуру или портрет, случайное изменение пропорций может привести к заметным искажениям, из-за которых рисунок станет неправдоподобным.

Мелкие погрешности в пропорциях тела лишь уменьшат сходство с конкретным человеком, в то время как крупные ошибки могут серьезно исказить анатомическое строение.

Совсем неудивительно, что художники во все времена пытались выработать единый стандарт измерения пропорций!

Как удобно было бы, просто запомнить такую систему, и во всем на нее полагаться…но можно ли в действительности полагаться на какую-нибудь из этих систем, в независимости от того, кого мы рисуем?

Чтобы узнать ответ на этот вопрос, давайте взглянем на краткую историю канонов пропорций.

Краткая история канонов

Каждый канон (система измерения пропорций), рождался в поиске определенного идеала красоты. Так как понятие красоты очень субъективно и изменчиво, такими же, на протяжении всей истории, были и каноны.

Например, прославленный древнегреческий канон, созданный Поликлетом, формирует облик сильного, мужественного атлета, который достиг успехов в гимнастике и прекрасно владеет оружием.

Типичный пример работы в этом каноне – статуя Дорифора, одна из самых знаменитых статуй эпохи Классической Греции.

В наше время не часто встретишь людей, чье тело полностью соответствует современным “идеалам” красоты, так, вероятно, и во времена Поликлета, немногие могли похвастаться таким “идеальным” телом, как у Дорифора.

Кроме того каноны использовались для установления единиц измерения, с помощью которых тело было удобно разбивать на части, которые потом составлялись в “идеальные” пропорции. Например, в древнейшей системе пропорций, древнеегипетском каноне, такой единицей измерения была длина среднего пальца. Считалась, что она равна 1/19 длины всего тела.

В древнегреческом каноне Поликлета единицей измерения была выбрана ладонь.

Древнеримский архитектор и писатель Марк Витрувий считал, что высота головы составляет 1/8 от общей высоты человека.

Леонардо Да Винчи продемонстрировал многие идеи Витрувия с помощью знаменитого изображения “витрувианского человека”, на котором изображен человек в двух позах, наложенных друг на друга, вписанных одновременно в круг и в квадрат.

Каноны пропорций в наши дни

Как вы могли догадаться, поиск совершенных методов измерения пропорций является бессмысленным занятием. Человеческие тела настолько различны, что все они никогда не смогут вписаться в единый стандарт. Уникальность каждого из них, является наиболее сложной и увлекательной частью изображения фигуры. Тем не менее:

Знание нескольких, самых основных пропорций окажет нам существенную помощь в рисовании, если мы будем применять это знание в комбинации с внимательным изучением тела конкретной модели.

Сегодня самой распространенной единицей измерения является голова. Считается, что общая длина тела составляет в среднем 7,5 – 8 голов.

В чем разница между фигурами высотой 7,5 и 8 голов?

Фигура высотой 8 голов будет иметь очень длинные ноги, такие как у топ-моделей, в то время как фигура высотой 7,5 головы выглядит более среднестатистической. Обратите внимание, что эти обобщения тоже не следует считать правилом.

Семь пропорций тела человека

Прежде чем углубиться в изучение, пожалуйста, запомните, что данные пропорции относятся к стоящей фигуре. Если фигура наклонена, сидит или лежит, измерять пропорции будет гораздо сложнее, и возможно, они не будут совпадать с пропорциями приведенными ниже.

Вот семь пропорций стоящей фигуры, которые полезно запомнить: 

1. Высота фигуры примерно 7,5 голов.

2. Линия сосков находится на расстоянии примерно двух голов от макушки.

3. На расстоянии примерно трех голов от макушки находится пупок.

4. На расстоянии примерно четырех голов от макушки располагается лобковая кость.

5. Лобковая кость делит фигуру вертикально пополам. Она находится в центре фигуры.

6. Запястье находится примерно на одной линии с выступом бедренной кости.

7. Локти расположены на одной линии с пупком.

Система пропорций человеческой фигуры: за и против

За:

  • система пропорций дает вам основные ориентиры для определения верных расстояний
  • пропорции помогают создать более точный рисунок, если сравнивать их с пропорциями конкретной модели
  • запоминание пропорций окажет незаменимую помощь в рисовании по памяти или “из головы”
  • запоминание пропорций поможет вам дать волю воображению, например, аниматор может принять решение удлинить или укоротить фигуру на одну-две головы, в случае, если он рисует вымышленного персонажа

Против:

  • если слишком сильно полагаться на заученные пропорции, это может привести к тому, что вам будет лень разглядывать модель и ваши рисунки станут безжизненными
  • из-за огромного разнообразия фигур и типов телосложений, ни одна система пропорций не может считаться непреложным правилом

Используем пропорции эффективно

Система пропорций может сделать ваши рисунки более универсальными или наоборот, более специфичными, в зависимости от того, как вы ее используете. Как, зная пропорции, добиться большей точности в рисунке?

Не ожидайте, что модель будет полностью соответствовать пропорциям, представленным выше, вместо этого, используйте их, чтобы найти различия. Например, вам известно, что пупок обычно находится на три головы ниже макушки. Измерьте и выясните, справедливо ли это правило по отношению к вашей модели.

Если нет, то в процессе измерения, вы сможете определить, на какой высоте находится пупок именно у того человека, которого вы рисуете.

Знание пропорций поможет вам развить то особое чутье, которое позволяет вычислять верное расстояние на глаз, даже если пропорции модели далеки от классических.

Источник: Ссылка

 

Поделиться статьей:

 

Пропорции тела - это... Что такое Пропорции тела?

Телосложение — размеры, формы, пропорции и особенности частей тела, а также особенности развития костной, жировой и мышечной тканей.

Размеры и формы тела каждого человека генетически запрограммированы. Эта наследственная программа реализуется в ходе онтогенеза, то есть в ходе последовательных морфологических, физиологических и биохимических трансформаций организма от его зарождения до конца жизни.

Соматотип (Соматическая конституция) это, по сути, конституционный тип телосложения человека (см. Конституция человека), но это не только собственно телосложение, но и программа его будущего физического развития. Телосложение человека изменяется на протяжении его жизни, тогда как соматотип обусловлен генетически и является постоянной его характеристикой от рождения и до смерти. Возрастные изменения, различные болезни, усиленная физическая нагрузка изменяют размеры, очертания тела, но не соматотип. Соматотип — тип телосложения — определяемый на основании антропометрических измерений (соматотипирования), генотипически обусловленный, конституционный тип, характеризующийся уровнем и особенностью обмена веществ (преимущественным развитием мышечной, жировой или костной ткани), склонностью к определенным заболеваниям, а также психофизиологическими отличиями.

Размеры тела

Среди размеров тела выделяют тотальные (от фр. total — целый) и парциальные (от лат. pars — часть). Тотальные (общие) размеры тела — основные показатели физического развития человека. К ним относятся длина и масса тела, а также обхват груди. Парциальные (частичные) размеры тела являются слагаемыми тотального размера и характеризуют величину отдельных частей тела. Размеры тела определяются при антропометрических обследованиях различных контингентов населения. Большинство антропометрических показателей имеет значительные индивидуальные колебания. Тотальные размеры тела зависят от его длины и массы, окружности грудной клетки. Пропорции тела определяются соотношением размеров туловища, конечностей и их сегментов. Например, для достижения высоких спортивных результатов в баскетболе большое значение имеет высокий рост и длинные конечности. Вместе с тем не так уж редко большого успеха достигают и те спортсмены, соматотип которых отличается от наилучшего для данного вида спорта. В подобных случаях сказывается влияние многих факторов, и в первую очередь таких, как уровень физической, технической, тактической и волевой подготовки атлетов. Размеры тела являются важными показателями (наряду с другими параметрами, характеризующими физическое развитие) являются важными параметрами спортивного отбора и спортивной ориентации. Как известно, задача спортивного отбора — отобрать детей, наиболее пригодных в связи с требованиями вида спорта. Проблема спортивной ориентации и спортивного отбора является комплексной, требующей использования педагогических, психологических и медико-биологических методов

[1].

Пропорции тела

При одинаковой длине тела величины отдельных его частей у разных индивидуумов могут быть различны. Эти различия выражаются как в абсолютных размерах, так и в соотносительных величинах. Под пропорциями тела подразумеваются соотношения размеров отдельных частей тела (туловища, конечностей и их сегментов). Обычно размеры отдельных частей тела рассматриваются в соотношении с длиной тела или выражаются в процентах длины туловища или длины корпуса. Для характеристики пропорций тела наибольшее значение имеют относительные величины длины ног и ширины плеч.

Каноны

Издавна делались попытки установить закономерность в соотношении частей человеческого тела, то есть найти зависимость различных частей тела от одного какого-нибудь размера, принятого за исходный. Эти попытки нашли свое выражение в создании канонов пропорций тела, авторами которых были скульпторы и художники, стремившиеся воспроизвести идеальный тип человеческого тела. Известны каноны, принадлежащие величайшим мастерам классической древности и позднейших эпох. Так, по канону Поликлета (греческого скульптора V в. до н. э.) голова составляет 1/8 длины тела, лицо 1/10 и т. д. По канону, который лежал в основе творений мастеров древнего Египта, за исходную величину брались размеры среднего пальца левой руки; эта величина должна составлять 1/19 длины тела, 1/11 высоты до пупка и т. д. Наибольшей известностью пользуется канон Фрича, который за исхоную величину принял длину позвоночного столба. Канон Фрича был несколько видоизменен и дополнен антропологом Штрацем. Канон Фрича—Штраца, как и все другие каноны, является лишь абстрактной условной схемой, которая не предусматривает нормальной изменчивости, по замыслу их авторов, должна восприниматься как некий единый совершенный, нормальный тип строения человеческого тела. Но представление о красоте в известной степени субъективно и условно отражает не только индивидуальные вкусы, но и национальные представления, эпоху, моду и т. п. Представление о «норме» также условно. Для разных групп она различна. Если понимать под «нормой» средний тип, наиболее часто встречающийся в данной группе, то таких «норм» столько, сколько мы будем рассматривать групп.

Индексы и типы пропорций тела

Так как пропорции тела обозначают соотношение размеров различных его частей, то, естественно, для их характеристики имеют значение не абсолютные, а относительные размеры туловища, конечностей и т. п. Наиболее старый, но распространенный прием для установления соотношения размеров — метод индексов, который состоит в том, что один размер (меньший) определяется в процентных долях другого (большего) размера. Наиболее распространенным методом характеристики пропорций тела является вычисление отношения длины конечностей и ширины плеч к общей длине тела. По соотношениям этих размеров обычно выделяют три основных типа пропорций тела: 1) брахиморфный, который характеризуется широким туловищем и короткими конечностями, 2) долихоморфный, отличающийся обратными соотношениями (узким туловищем и длинными конечностями) в З) мезоморфный, занимающий промежуточное положение между брахи- и долихоморфным типами. Различия между названными типами обычно выражают с помощью системы индексов; например, в процентах длины тела определяют ширину плеч, ширину таза, длину туловища, длину ног. Индексы эти могут быть использованы как средства непосредственного выражения формы и для этой цели вполне пригодны[2].

Пропорции тела и возраст человека

Возрастные изменения пропорций тела. КМ — средняя линия. Цифры справа показывают соотношения частей тела у детей и взрослых, цифры внизу — возраст

Возрастные различия в пропорциях тела общеизвестны: ребенок отличается от взрослого относительно короткими ногами, длинным туловищем, большой головой (рис). Для характеристики возрастных изменений пропорций тела можно выражать размеры у детей в долях величины этих размеров у взрослых, приза единицу. Ниже приведены данные возрастных изменений пропорций тела у мальчиков (по Бунаку[3][4]):

Размеры Новорожденные 1 год 4 года 7 лет 13 лет 17 лет 20 лет
Длина ноги 0,24 0,36 0,56 0,68 0,85 0,98 1,00
Длина руки 0,32 0,44 0,54 0,67 0,81 0,97 1,00
Длина туловища 0,36 0,46 0,6 0,68 0,82 0,92 1,00
Ширина плеч 0,32 0,44 0,58 0,68 0,83 0,93 1,00
Ширина таза 0,28 0,44 0,6 0,68 0,83 0,93 1,00

Таблица 2. Размеры тела у мужчин и женщин при одинаковой величине исходного размера (по Бунаку)

Пропорции тела и половые различия

Половые различия частично связаны с различием в длине тела мужчин и женщин, но главным образом они являются специфическим проявлением полового диморфизма. Женщины отличаются от мужчин большей шириной таза и меньшей шириной плеч (в % длины тела). Длина руки и длина ноги в процентах длины тела примерно одинакова в обоих полах. Если же рассматривать пропорци тела у мужчин, не отличающихся в среднем по своему росту от женщин, то результаты будут иными, а именно: такие мужчины, в среднем, будут непременно более длинноногими (по индексу), чем остальные мужчины. Эта длинноногость следствие того, что корреляция длины ног и длины корпуса невелика и поэтому среди отобранных мужчин с малым корпусом будут субъекты как с короткими, так и с длинными ногами. Исследования показали, что женщины по относительной длине ног отличаются как от мужчин малого роста, так и от мужчин с малым корпусом. Женщина более длиннонога, чем первые, и более коротконога, чем вторые. Аналогичные результаты получаются в случае приведения размеров у женщин к длине тела и длине корпуса мужчин (табл 2). При всех расчетах мужчины обладают относительно более узким тазом и более широкими плечами, чем женщины.

Пропорции тела и конституционный тип

Гармоничность пропорций тела является одним из критериев при оценке состояния здоровья человека. При диспропорции в строении тела можно думать о нарушении ростовых процессов и обусловивших его причинах (эндокринных, хромосомных и др.). На основании вычисления пропорций тела в анатомии выделяют три основных типа телосложения человека: мезоморфный, брахиморфный, долихоморфный. К мезоморфному типу телосложения (нормостеники) отнесены люди, анатомические особенности которых приближаются к усредненным параметрам нормы (с учетом возраста, пола и т. д.). У людей брахиморфного типа телосложения (гиперстеники) преобладают поперечные размеры, хорошо развита мускулатура, они не очень высокого роста. Сердце расположено поперечно благодаря высоко стоящей диафрагме. У брахиморфных легкие более короткие и широкие, петли тонкой кишки расположены преимущественно горизонтально. Лица долихоморфного типа телосложения (астеники) отличаются преобладанием продольных размеров, имеют относительно более длинные конечности, слабо развитые мышцы и тонкую прослойку подкожного жира, узкие кости. Диафрагма у них расположена ниже, поэтому легкие длиннее, а сердце расположено почти вертикально. В табл. 3 приведены относительные размеры частей тела у людей разных типов телосложения.

Таблица 3. Пропорции тела (по П. Н. Башкирову[5])

Тип телосложения Размеры частей тела относительно длины тела, %
Длина Ширина
туловища руки ноги плеч таза
Долихоморфный (астенический) 29,5 55,0 46,5 21,5 16,0
Мезоморфный (нормостенический) 31,0 53,0 44,5 23,0 16,5
Брахиморфный (гиперстенический) 33,5 51,0 42,5 24,5 17,5

Групповые различия в пропоциях тела

Соматотипирование

Типология человека Кречмера

Специфика обменных процессов и эндокринных реакций составляет сущность функциональной конституции. Конституция в широком смысле (включая генетическую, морфологическую и функциональную) представляет интерес потому, что ее считают ответственной за своеобразие реактивности организма. Считается доказанной неодинаковая восприимчивость людей разных конституционных типов и действию внешних и внутренних факторов. В настоящее время насчитывается более ста классификаций конституции человека, основанных на различных признаках. Поэтому существуют конституциональные схемы, в основу которых положены морфологические, физиологические, эмбриологические, гистологические, нервно-психические и другру, крепкое телосложение, высокий или средний рост, широкий плечевой пояс и узкие бедра, выпуклые лицевые кости. Кроме названных типов, Э. Кречмер выделял еще диспластический тип, характеризующийся бесформенным строением и различными деформациями телосложения.

Экто-, мезо- и эндоморфия

Стадии внутриутробного развития человека. Формирование 3 зародышевых листков: эктодермы, мезодермы и эндодермы

На западе различают три основных типа телосложения: эе лицо, сдвинутый назад подбородок, высокий лоб, узкая грудная клетка и живот, узкое сердце, тонкие и длинные руки и ноги. Подкожный жировой слой почти отсутствует, мускулатура неразвита. Явному эктоморфу совершенно не грозит ожирение.

Большинство людей не относится к крайним вариантам телосложения (эндоморф, мезоморф, эктоморф), в их телосложении в той или иной степени выражены все три компонента, и наиболее обычными соматотипами будут 3-4-4, 4-3-3, 3-5-2. Кроме того, отдельные части тела одного человека могут явственно относиться к разным соматотипам — такое несоответствие носит название дисплазии, однако ее учет остался слабым местом системы Шелдона. Шелдон рассматривал соматотип человека как неизменный в течение жизни — меняются внешний вид и размеры тела, но не соматотип. Например, различные болезни, неправильное питание или гипертрофия мышц, связанная с усиленной физической нагрузкой, изменяют только очертания тела, но не сам соматотип. Большой интерес представляют исследования Шелдона и его учеников, которые были посвящены изучению изменения веса тела (рост-весового индекса) человека на протяжении его жизни в зависимости от соматотипа. Было проведено огромное количество антропологических измерений на протяжении десятков лет, и полученные результаты были сведены в таблицы. На основании этих таблиц возможен прогноз веса индивидуума мужского или женского пола в различные жизненные периоды в зависимости от его роста и соматотипа.

См. также Dr William Sheldon's Somatotypes

Прогнозирование физического развития

Например, при исследовании группы студентов, занимающихся спортом, примерно одного возраста (от 18 до 21 года) мужского пола, определены их росто-весовые и соматотипические данные.

Прогнозирование максимального веса в зависимости от соматотипа (по Шелдону). Пояснение в тексте)

Студент А. Имеет соматотип 5-2-2 и вес 72 кг. При росте 166 см. Это преимущественный эндоморф. Если мы, на основании данных таблиц Шелдона, построим график зависимости гипотетического веса тела для данного соматотипа в разные периоды его жизни, то увидим, что его реальный вес превышает расчетный и будет вероятно увешиваться с возрастом до 84 кг к 60 годам. Студент Б. — преимущественный мезоморф и его прогнозируемый вес вероятно будет составлять в старшей возрастной группе 83 кг. Иное дело, студент В., при росте 185 см он весит 67 кг. Это нормальный вес для его конституционного типа и мы видим, что с возрастом его вес мало изменится. Таким образом, при определении соматотипа, необходимо учитывать возраст, наличие или отсутствие патологических процессов и степень физической нагрузки, то есть необходимо иметь определенный опыт, позволяющий увидеть «тощего эндоморфа» или «жирного мезоморфа». В практике соматотипирования считается, что для окончательной оценки следует принимать тот соматотип, который складывается к 20-25 годам при нормальном питании. Концепция неизменных соматотипов Шелдона была удобна и для теоретической антропометрии, и для исследования природных типов телосложения. Однако бурное развитие культуризма в 60-е годы привело к появлению таких мышечно-развитых тел, параметры которых не лезли ни в какие рамки. Разработанная в культуризме система тренировок и появление специальных продуктов питания (протеины, энергетики, свободные аминокислоты) фактически позволили менять соматотип и поддерживать его в измененном виде сколь угодно долго.

Соматосрез Хит-Картера

В 1968 году американские физиологи Б. Хит и Л. Картер доработали систему Шелдона, исключив верхний предел для оценочных баллов, представив формулы для численного, а не визуального определения компонентов соматотипа и формулы для расчета X-Y координат результирующей точки на плоскости с тремя осями. Таким образом, расчет компонентов соматотипа по правильно проведенным замерам позволил получать вполне объективную и адекватно меняющуюся оценку телосложения в виде одной-единственной наглядной точки на плоскости. Английскими антропологами широко применяется схема Парнелла (Parnell, 1958), основанная на использовании таблицы, приводимой в работе Хит[6][7](1968). В ней учитываются три совокупности измерительных признаков для представителей разных возрастных групп: росто-весовые соотношения, костные диаметры и обхватные размеры, а также кожно-жировые складки. Результирующей является балльная оценка соматотипа. Несмотря на то, что Парнелл подверг критике аналогичную схему, главным образом, за некорректность методики фотографирования и субъективизм в оценке развития компонентов состава тела и баллов соматотипа, в основе этого способа лежит, конечно, подход Шелдона. В частности, сохраняется произвольная семибалльная шкала, интервалы распределения шкалы жирового компонента приводятся в соответствии со средними значениями по Шелдону. Графически соматосрез выражается точкой на плоскости с тремя координатными осями, расположенными под углом 120° друг к другу.

Соматосрез Хит — Картера. Пояснение в тексте

Оси — эндоморфия («жир» — влево-вниз), мезоморфия («мышцы» — вверх) и эктоморфия («кости» — вправо-вниз). Например, более подтянутые, стройные люди «располагаются» на плоскости соматосреза в районе нуля несколько правее от начала координат, манекенщицы, — еще правее; культуристы располагаются вдоль оси мезоморфии в верхней части плоскости со значением Y более десяти, а избыточный вес загоняет точку влево от нуля. При изменении мышечной массы и количества жира в организме соматосрез будет меняться, и в сравнении с точками предыдущих замеров вы сможете наблюдать дрейф текущей точки, показывающий направление изменений, происходящих в вашем теле. Преимуществом схе

Литература

  1. Спортивна медицина: учеб. для ин-тов физ. культ./Под ред. В. Л. Карпмана. М.: Физкультура и спорт, 1987. — 304 с
  2. Рогинский Я. Я., Левин М. Г. Антропология. Учебник для студентов ун-тов. — 3 изд., М., Высшая школа, 1978, 528 с.
  3. Бунак В. В. Размеры и формы поавоночника человека и их изменения в период роста. «Уч. зап. МГУ», вып. 34. Антропология. 1940.
  4. Бунак В. В. Антропометрия. Практический курс. М., 1941.
  5. Башкиров П. Н. Учение о физическом развитии человека. М., 1962.
  6. Хит Б. Х. Современные методы соматотипирования. Ч.1. Вопр. антропол., 1968, вып. 29. 20-40.
  7. Хит Б. Х., Картер Д. Л. Современные методы соматотипирования. Ч.2 Вопр. антропол., 1969, вып. 33. 60-79.

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Пропорции тела в искусстве – HiSoUR История культуры

Несмотря на значительные различия в анатомических пропорциях между людьми, существует множество ссылок на пропорции тела, которые должны быть каноническими в искусстве, измерениях или медицине.

При измерении пропорции тела часто используются, чтобы связать два или более измерений, основанных на теле. Локоть, например, должен быть шесть ладоней. Пролет принят за 9 дюймов и ранее считался половиной локтя. Хотя эти соотношения удобны, они могут не отражать физиогномические различия людей, использующих их.

Точно так же в искусстве пропорции тела – это изучение отношения частей тела человека или животного друг к другу и ко всему. Эти соотношения используются в изображениях фигуры (в различной степени натуралистической, идеализированной или стилизованной) и могут стать частью эстетического канона внутри культуры.

Основы человеческих пропорций
На чертеже важно нарисовать фигуру человека пропорционально. Хотя между людьми есть тонкие различия, человеческие пропорции укладываются в довольно стандартный диапазон, хотя художники исторически пытались создать идеализированные стандарты, которые значительно различались в разные периоды и регионы. В современном рисунке рисунка основной единицей измерения является «голова», то есть расстояние от вершины головы до подбородка. Эта единица измерения является достаточно стандартной и уже давно используется художниками для определения пропорций фигуры человека. В древнеегипетском искусстве использовался пропорциональный канон, основанный на «кулаке», измеренном по суставам, с 18 кулаками от земли до линии волос на лбу. Это было установлено Нармерской Палитрой примерно в 31 веке до нашей эры,

Пропорции, используемые на рисунке:

Средний человек, как правило, 7,5 с половиной головы (включая голову).
Идеальная фигура, используемая при стремлении создать впечатление благородства или грации, нарисована на высоте 8 голов.
Героическая фигура, используемая в героической картине богов и супергероев, имеет восемь с половиной голов. Большая часть дополнительной длины происходит от большей груди и более длинных ног.

Западный идеал

Соотношение ноги к телу
Исследование с участием польских участников Сороковского показало, что ноги на 5% длиннее, чем человек, который использовался в качестве справочного материала, считался наиболее привлекательным. Исследование показало, что это предпочтение может быть связано с влиянием длинноногих моделей ВПП. Исследование Сороковского было подвергнуто критике за использование фотографии того же человека с цифровым изменением длины ног, что, по мнению Марко Бертамини [кто?], Было нереалистичным.

Другое исследование, в котором участвовали британские и американские участники, показало, что средние отношения ноги к телу являются наиболее идеальными.

Другим распространенным измерением, связанным с отношением ноги к телу, является отношение высоты сидения (SHR). Соотношение высоты сидения – это соотношение длины головы и длины позвоночника к общему росту, которое сильно коррелирует с отношением ноги к телу. Обнаружено, что SHR сильно отличается у людей разного происхождения. Сообщалось, что лица с африканским происхождением имеют в среднем более длинную ногу, то есть более низкую SHR, чем лица европейского происхождения. Исследование, проведенное в 2015 году, показало, что это различие в основном связано с генетическими различиями, а разница в SHR между африканскими и европейскими индивидуумами составляет 1 стандартное отклонение.

Мускулистые мужчины и худые женщины
Исследование, проведенное в 1999 году, показало, что «фигуры (действия) со временем стали намного более мускулистыми, а многие современные фигуры намного превосходят мускулатуру даже самых крупных культуристов-людей», что отражает американский культурный идеал супер мускулистого человека. Также женские куклы отражают культурный идеал стройности у женщин.

В искусстве
Древнегреческий скульптор Поликлейтос (ок. 450–420 до н.э.), известный своим идеально пропорциональным бронзовым Дорифором, написал влиятельный Канон, описывающий пропорции, которым необходимо следовать в скульптуре. Канон применяет основные математические концепции греческой геометрии, такие как отношение, пропорция и симметрия (по-гречески «гармоничные пропорции»), создавая систему, способную описывать человеческую форму посредством серии непрерывных геометрических прогрессий. Polykleitos использует дистальную фалангу мизинца в качестве основного модуля для определения пропорций человеческого тела, многократно увеличивая эту длину на √2, чтобы получить идеальный размер других фаланг, руки, предплечья и предплечья по очереди ,

Леонардо да Винчи полагал, что идеальные человеческие пропорции определяются гармоничными пропорциями, которые, как он верил, управляют вселенной, так что идеальный человек будет идеально вписываться в круг, как изображено на его знаменитом рисунке Витрувианского человека (ок. 1492).

Записанная Леонардо информация касалась относительных пропорций тела – со сравнением длин рук, ног и других элементов с другими частями тела – больше, чем с фактическими измерениями. Он был потрясающим автором заметок и маленьким рисовальщиком. После 1490 года он оставил объемные рукописи, включая исследования пропорций. Позднее они были собраны и переведены на английский Жаном Полом Рихтером и опубликованы в 1883 году.

Авард Т. Фэрбенкс преподавал в пяти университетах. Его исследование пропорций использовалось для обучения в колледже. Основные мужские и женские иллюстрации (1936) были нарисованы, чтобы сопровождать систему относительных пропорций Леонардо. За свою 75-летнюю карьеру он установил более 100 общественных памятников. Его сын, Юджин Ф. Фэрбенкс, опубликовал книги, основанные на этом исследовании и его собственном исследовании пропорций детей.

Тело
Леонардо да Винчи (Витрувианский человек) и Ле Корбюзье (Модулор) преуспели в дизайне эстетических и естественных пропорций тела. Оба были раскритикованы за то, что рассматривали пропорции мужчин как меру всех вещей.

Следующая информация помогает правильно нарисовать честного человека с точки зрения размера:

Средний взрослый показатель составляет от 7 до 7,5 размеров головы. Идеализированный «героический» размер – например, для скульптур – составляет восемь голов:
от макушки до подбородка (длина головы)
оттуда до середины груди (примерно на уровне сосков)
оттуда до пупка
оттуда в лобковую зону
оттуда до середины бедра
оттуда чуть ниже колена
оттуда до середины телят
оттуда до подошвы стопы

Лобковая зона находится в середине тела.
Голень такая же длинная, как и бедро.
Вялые опущенные руки настолько длинные, что кончики пальцев достигают середины бедер. Размах рук (от кончика среднего пальца до кончика пальца) соответствует всей высоте.
Длина стопы примерно равна длине предплечья без кисти.

Голова и лицо
Чтобы определить объем мозгового черепа, нарисуйте прямоугольник с соотношением сторон 2: 3. Затем разделите длину на три равные части и сделайте круг с радиусом, равным одной трети длины. Диаметр соответствует наибольшей ширине черепа. Основной объем меньшего лицевого черепа получается кругом, центр которого лежит между осью глаза и кончиком подбородка. Основная форма лица образована тангенциальными связями между двумя кругами. Голова шириной в пять глаз. Ось глаза находится посередине головы; расстояние между глазами составляет одну ширину глаза. Лицо можно разделить на три части: от макушки до бровей, оттуда до нижней части носа и оттуда до подбородка. Расстояние от угла рта до угла глаза такое же, как и высокое ухо.

Клиническое значение
Пропорции тела могут быть изменены разными способами:
Короткий ствол (брахиолмия)
короткие конечности при ахондроплазии, синдром Эллиса-ван Кревельда, гипохондроплазия
короткие плечи и бедра (ризомелия) при хондродиплазии, точечный тип корневища
Короткие предплечья и голени (мезомелия) при дисхондростеозе Лери Вейля
Пропорции тела, которые меняются с ростом («метатропия») при метатропической карликовости

Поделиться ссылкой:

  • Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
  • Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Tumblr (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на LinkedIn (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Skype (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться на Reddit (Открывается в новом окне)
  • Нажмите, чтобы поделиться записями на Pocket (Открывается в новом окне)

пропорции тела человека. урок и презентация. биология 8 класс. УМК Сонина Н.И. | Методическая разработка по биологии (8 класс) по теме:

Тема урока:  «Пропорции тела человека».

Форма проведения:  урок-исследование

Тип урока: комбинированный.

Время проведения:   урок  № 25 (рабочая программа курса биологии 8 класса).

Место проведения:  кабинет химии и биологии

Целевая аудитория: 8  класс,  5 человек.

Цели урока:

          Образовательные цели:

обобщить   и   систематизировать   знания   учащихся об опорно-двигательной системе;

закрепить умения  учащихся работать с оборудованием;

сформировать представления о типах телосложения;

продолжить формирование практических умений учащихся при работе с лабораторным оборудованием;

          Развивающие цели: 

развивать у школьников умения выделять главное, сравнивать, анализировать учебный материал, обобщать, делать выводы;

развивать логическое мышление; умение устанавливать причинно-следственные связи между понятиями и явлениями;

развивать умения проводить  самооценку;

развивать исследовательские  способности учащихся.

       

           Воспитательные цели: 

прививать интерес к предмету;

прививать навыки самостоятельной работы;

формировать навыки работы в группе;

воспитывать толерантность и дисциплинированность.

          Здоровьесберегающие:

воспитывать   экологическую   культуру  у   школьников: закрепить знания  о  влиянии  ЗОЖ  на здоровье человека;

формировать навыки  безопасного   обращения   с  оборудованием для исследований;

Задачи урока:

познакомить с понятием «пропорции тела;

формировать у школьников компетентности, такие как:

-готовности к разрешению проблем и  умения планирования результатов своей деятельности,

-коммуникативной компетентности,

Оборудование:  

ростомер;

сантиметровая линейка

телевизор

мультимедиапроектор

Презентация «Пропорции тела человека »,

Ожидаемые результаты: самоанализ учащихся  об уровне их подготовки по данной теме, развитие творческих способностей, формирование навыков работы в группе.

Продолжительность занятия: 40 минут.

Используемая литература:

 Программы для общеобразовательных учреждений. биология 6- 11классы. Природоведение  5класс. М.: Дрофа, 2007.

 Сонин  Н.И.  Учебник для общеобразовательных учреждений. Биология. 8 класс. М.: Дрофа, 2008.

Рохлов В.С. Биология . 8 класс. М.: Дрофа, 1998.

 План урока и распределение времени на уроке

1. Организационный момент (1 мин.).

2. Постановка целей и задач урока (1 мин.).                                                                                3. Изучение нового материала (35 мин.).

             а. Сообщение темы урока. Постановка целей.

             б. Формирование понятия «пропорции тела»  (объяснение

                 с последующим диалогом).

             в. Выполнение лабораторной работы (с последующим диалогом).

4. Подведение итогов урока.  Рефлексия учащихся (2 мин.).

5. Домашнее задание (1 мин.).

Ход урока.

Сообщение темы и цели урока.

Слайд 1,2,3,4.

Если мы посмотрим на себя в зеркало, то увидим лицо, шею, туловище, руки и ноги. Это основные части тела.

Каждая из этих частей состоит из более мелких: на лице выделяют рот, нос, глаза, лоб, щеки.

Рука состоит из плеча, предплечья и кисти. Нога состоит из бедра, голени и стопы.

Туловище подразделятся на грудь и живот. Грудная часть защищена ребрами, грудиной, а сзади – частью позвоночника. Живот состоит из одних мягких тканей.

Тело человека покрывает кожа. Под ней располагаются мышцы и  кости. Кости образуют скелет.

Туловище внутри разделено на грудную и брюшную полость мышцей диафрагмой, ее еще называют грудобрюшной перегородкой.  В грудной полости находятся сердце и легкие, проходят пищевод и дыхательные пути. В брюшной полости находятся желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа, селезенка, почки, многочисленные сосуды и нервы. Здесь же размещены половые органы женщин. У мужчин половые органы находятся вне брюшной полости, так как для развития мужских половых клеток – сперматозоидов требуется более низкая температура.

Между различными частями тела существуют определенные соотношения или пропорции. Так, например, у многих людей длина носа равна длине уха, а длина предплечья равна длине стопы.

Кто из нас не восхищался скульптурами Древней Греции, замечательными полотнами эпохи Возрождения! Что притягивает нас, людей XXI в., к удивительным творениям, возраст которых порой превышает 2–5 тысяч лет? Несомненно, красота человеческого тела.

Слайд 5.

Учение о  пропорциях  тела  возникло в период расцвета египетского государства. Египтяне установили, что длина тела человека в 19 раз больше длины среднего пальца. Это правило они соблюдали при создании статуй.

Слайд 6.

Древнегреческие скульпторы предложили пользоваться шириной ладони  как единицей измерения;  пропорции тела  они выражали так: две ширины ладони – высота лица, три – длина ступни, четыре – расстояние от плечевого сустава  до локтя. С развитием науки и искусства анатомы и художники установили еще ряд подобных соотношений, например: длина позвоночника равна длине руки, в длине тела стопа укладывается семь раз, а голова – восемь раз. Три длины головы равны длине туловища, три длины кисти – длине руки, три длины стопы – длине ноги, а размах рук равен длине туловища

 Несмотря на общий план строения и наличие определенных закономерностей в фигуре, каждый человек индивидуален и представляет собой огромную ценность для мира.  Представления о красоте у каждого человека разные. И для кого-то эталоном красоты и женственности являются пышные формы, кто-то же предпочтет им худобу и четкость линий. Пропорции тела у каждого человека также весьма разняться. Найти точную формулу красоты не под силу даже величайшим умам человечества. Меняется мир – меняются представления о красоте. И назвать определенные критерии для определения идеальных пропорций пока не удается.                                              

Слайд 7,8.

Система вычисления идеальных пропорций тела человека была разработана в 5 веке древнегреческим скульптором Поликлетом. За основу для вычисления идеальных пропорций скульптор взял свои собственные представления об идеальной фигуре. Согласно его вычислениям, голова составляет одну седьмую часть от общего роста человека, кисти рук и лицо – одна десятая часть, а ступни одна шестая часть от общего роста. Не смотря на то, что многие современники Поликлета сочли такие фигуры слишком квадратными и массивными, именно эти пропорции стали каноном для античности. Свои представления об идеальных пропорциях тела Поликлет воплотил в статуе Дорифор (Копьеносец). Тело юноши олицетворяет собой могущество настоящей мужской силы. Широкие плечи и могучий рост – таким были идеальные пропорции тела для Поликлета. К тому же, согласно принципу золотого сечения, центр тела находиться как раз на уровне пупка. Само золотое сечение представляет собой такое соотношение пропорций тела, при котором целое относится к большой части также, как меньшая к большей. Соотношение пропорций при этом можно определить формулой С:А=А:В. С при этом целое, А – большая часть, В – меньшая. Автором золотого сечения является Пифагор. Именно он считал идеальным тело, в котором расстояние от пояса до темени имело отношение к общей длине, как один к трем. Отклонение объема и массы тела от нормы обусловлены непосредственно от строения скелета. Идеальным считается пропорциональное строение. Многие древнегреческие мастера использовали принцип золотого сечения при создании своих творений.  

Слайд 9.

Эталоном красоты можно в этом случае принято считать Афродиту Милосскую, созданную Агесандром.                                                                 

На Руси длину измеряли с помощью локтя и сажени. Помимо этого для измерения длины использовались суставы большого пальца и расстояние между большим и указательным пальцем.

Основными мерами длины в России были сажень и локоть. Кроме этого, применялся дюйм - длина сустава большого пальца, пядь - расстояние между раздвинутыми большим и указательным пальцами, ладонь - ширина кисти руки.  Еще один канон идеальных пропорций тела человека выявил английский ученый Эдинвург. За единицу измерения он взял музыкальный аккорд. Мужское тело при этом должно соответствовать мажорному аккорду, минорному аккорду – женское тело. Однако даже по истечении времени принцип золотого сечения для измерения идеальных пропорций не канул в лету. И до сих пор принцип золотой пропорции характерен для всех хорошо развитых человеческих тел.

Слайд 10,11.

Возрастные различия в пропорциях тела общеизвестны: ребенок отличается от взрослого относительно короткими ногами, длинным туловищем, большой головой. Для характеристики возрастных изменений пропорций тела можно выражать размеры у детей в долях величины этих размеров у взрослых, приняв их за единицу.

У новорожденного длина головы составляет 1/4 часть общей длины тела, у 2-летнего –1/5, у 6-летнего – 1/6, а у взрослого – 1/8. У новорожденных длина верхних и нижних конечностей примерно одинакова и составляет 1/3 длины тела. К 7 годам ноги с 18 см удлиняются до 62,0–63,0 см. Длина рук к 7 годам возрастает до 52,0–54,0 см. Гораздо меньше изменяется длина туловища: к 8 годам она становится равной 36,9 см.
За весь период развития длина нижних конечностей увеличивается в 5 раз, рук – в 4 раза, а туловища – в 3 раза.

Возрастные изменения длины тела. Наиболее интенсивны рост и развитие человека в первый год жизни. Средняя длина тела новорожденных девочек составляет 52,2 см, мальчиков – 52,6 см; за первый год жизни она увеличивается на 25 см. На втором году жизни она возрастает на 10–15 см, на третьем году жизни – на 8 см. Затем до 6 лет ежегодная прибавка длины тела составляет 4–5 см.

Увеличение длины тела в 6–7-летнем возрасте на 8–10 см получило название полуростового (или I ростового) скачка. В период полового созревания (11–14 лет) происходит ростовой (II ростовой), или пубертатный, скачок. Длина тела при этом возрастает в течение первого года сразу на 11–12 см, а в последний год на 6–7 см. Во время роста изменяются пропорции тела, что хорошо заметно по соотношению размеров головы и туловища. У новрожденного это соотношение 1 : 4, в то время как у взрослого 1 : 8.

 Изменение пропорций тела с возрастом у девочек и мальчиков и ростовые скачки у девочек и мальчиков

Увеличение длины тела и веса в течение каждого года происходит циклично. Так возрастание длины тела наиболее интенсивно идет в летние месяцы, в то время как увеличение веса в основном приходится на осенний период.

 Изменения показателей физического развития, происходящие в разные периоды роста организма, неодинаковы по своей интенсивности.  У девочек максимальные изменения большинства показателей физического развития отмечаются в более ранние периоды, чем у мальчиков. Так, у девочек они регистрируются в 7, 9, 11 и 13 лет, у мальчиков в 8, 10 и 12 лет. Скорость роста особенно интенсивно увеличивается в период полового созревания (у девочек – в 11–13 лет, а у мальчиков – в 12–14 лет). Рост тела в длину заканчивается у девушек в 16–17 лет, у юношей в 18–19 лет.

Слайд 12,13.

Пропорции тела и половые различия

Половые различия частично связаны с различием в длине тела мужчин и женщин, но главным образом они являются специфическим проявлением полового диморфизма. Женщины отличаются от мужчин большей шириной таза и меньшей шириной плеч (в % длины тела). Длина руки и длина ноги в процентах длины тела примерно одинакова в обоих полах.

Слайд 14.                                                                                                                                                              Попытки классифицировать человека по строению тела, особенностям поведения, либо предрасположенности к тем или иным заболеваниям восходит к глубокой древности, к временам Гиппократа. Он впервые связал особенности, телосложение людей с их предрасположенностью к определенным заболеваниям. На основе эмпирических сопоставлений он показал, что люди невысокого роста, плотные, склонны к апоплексическому удару, люди же высокие и худые — к туберкулезу. 

Астеник — (от греч. — слабый) отличается слабым ростом «в толщину» при большем росте «в длину»; он худой, с тонкой бледной кожей, узкими плечами, длинной и плоской грудной клеткой. Имеет хрупкое телосложение, высокий рост; кажется ещё выше, чем он есть в действительности; у него худые руки, длинные нижние конечности, вытянутое лицо, длинный тонкий нос. У ярко выраженных астеников наблюдается также несоответствие между удлинённым носом и недоразвитием нижней челюсти. Астенические женщины напоминают астеников-мужчин, но они могут быть не только худощавы, но и малорослы. Ярко выраженные астеники преждевременно старятся.

Пикник — (от греч. — толстый, плотный) среднего или малого роста, с богатой жировой тканью, расплывшимся туловищем, круглой головой на короткой шее, с мелким широким лицом. Обнаруживает тенденцию к ожирению.

Атлетик — (от греч. — борьба, схватка) имеет хорошую мускулатуру, крепкое телосложение, высокий или средний рост, широкий плечевой пояс и узкие бедра, выпуклые лицевые кости.

Слайд 15,16.

Выполнение лабораторной работы (с последующим диалогом).

  1. Определить пропорциональность своего тела.
  2. Определить гармоничность своего телосложения.

Подведение итогов урока.  Рефлексия учащихся.

Домашнее задание. Стр 113-115. Определить пропорциональность  тел членов своей семьи

 

Пропорции человека - Биология - Презентации

Просмотр содержимого документа
«Пропорции человека»

К СВЕДЕНИЮ

В апреле 1489 Леонардо да Винчи начал книгу о Человеке. В связи с этим книжным проектом, (который не был окончен) - он систематически изучал двух молодых людей и сравнил результаты замеров и соотношения размеров разных частей тела с единственной тогда старой теорией размеров- теорией Витрувиаса(Vitruvias) Витрувиас, довольно известный архитектор и инженер в Римской империи, написали трактат по архитектуре, треть которого состояла из описания размеров и пропорций тела. Он доказывал, что человеческая фигура, с протянутыми руками и вытянутыми ногами, впишется в квадрат и круг(правильные геометрические фигуры) и,тогда, геометрический центр человеческого тела совпадет с пупом

ПРАКТИКУМ

1. Произвести необходимые, по вашему мнению замеры.

2. Подобрать масштаб.

3. Выполнить рисунок – схему.

ПРАКТИКУМ

Тип конституции человека

ИП (индекс Пинье) = L – (P + T)

L – длина тела (см)

P – вес тела (кг)

T – окружность грудной клетки (см)

Оценка результата:

Индекс меньше 10 – гиперстеник (тучное телосложение)

ПИКНИЧЕСКИЙ ТИП

Индекс от 10-30 – нормостеник (нормальное телосложение)

АТЛЕТИЧЕСКИЙ ТИП

Индекс выше 30 – гипостеник ( худощавое телосложение)

АСТЕНИЧЕСКИЙ ТИП

Для того чтобы определить свой тип телосложения нужно узнать размер окружности запястья:

у астенического типа – не меньше 17 сантиметров;

у нормостеническго – 17-19 сантиметров;

у широкостного типа – превышает 19 сантиметров

ПРАКТИКУМ

ИЗУЧИТЕ:

1. Физиологические особенности своего типа

2. Оставьте 4 строчки для определения оптимального веса для своего типа телосложения.

3. Определите несколько пропорций своего тела ( на выбор)

Природа распорядилась в строении человеческого тела следующими пропорциями:

Расстояние от кончика подбородка до носа и от корней волос до бровей будет одинаково и, подобно длине уха, равно 1/3 лица. длина четырёх пальцев равна длине ладони, четыре ладони равны стопе, шесть ладоней составляют один локоть, четыре локтя — рост человека

§ 5. Пропорции

Существуют определенные пропорциональные отношения в построении фигуры человека, его окружения, при этом эмоциональное начало художественного творчества проверяется точной наукой. Выдающиеся мастера былых эпох всегда стремились проверить алгеброй гармонию.

Когда мы знакомимся с историей изобразительного искусства, любуемся совершенными произведениями, например античной статуей или храмом, картинами Леонардо да Винчи, Рафаэля, Энгра, то нас поражает их удивительная гармония. Во многом она определяется таким эстетическим качеством, как пропорциональность целого и деталей. Слово nроnорция в переводе с латыни обозначает «соотношение, соразмерность».

Сравнивая предметы, окружающие нас, по величине, высоте, ширине, объему, мы можем сказать, что одни длинные, а другие короткие, высокие низкие, широкие и узкие, большие и маленькие и т. д. Как известно, останавливая соотношение между предметами и между частями формы отдельного предмета, мы выясняем их пропорциональные характеристики.

Пропорциями называются размерные соотношения элементов или частей нормы между собой, а также между различными объектами.

Пропорция - это гармонизация формы художественного произведения, пропорциональность - ее эстетическое качество. Соразмерность частей создает красоту формы. В основе определения пропорций лежит метод сравнения. Он очень важен для грамотного рисунка. художественной практике существует известный метод определения пропорций, называемый визированием, - с помощью карандаша в вытянутой руке.

Однако никакие механические способы определения пропорций не могут

заменить развитого глазомера. Именно эту способность необходимо развивать тренировкой на занятиях изобразительным искусством.

Рисуя, нужно помнить, что обычно предметы изображают не- сколько меньше их натуральной величины. Поэтому необходимо придерживаться единого масштаба при определении пропорций всех объектов, составляющих композицию. Таким образом, выдержать пропорции в рисунке - значит найти соотношение величин всех частей предмета к целому в пределах выбранного формата листа. Поиск пропорций в изображении фигуры

человека является сложной задачей. Обратимся к истории и Посмотрим, как решали эту задачу художники разных эпох и разных культур.

В Древнем Египте для изображения человеческой фигуры был разработан специальный Ka~OH, то есть такая система пропорции человеческой фигуры, которая делила изображение на части и позволяла по части определить величину целого или другой части тела. Известно, что египтяне положили в основу деления фигуры 21 часть. Из них 19 равных частей приходились на саму фи-

гуру, а 2 части - на изображение традиционного головного убора.

Египтяне пользовались и специальными сетками-таблицами, которые наносили на поверхность каменной плиты или стены для создания рельефа или росписи.

На сохранившихся и дошедших до нас памятниках можно видеть, как горизонтальные и вертикальные линии делят рисунок в определенных местах, что соответствует деленению фигур на части. Были установлены также определенные размеры для изображения сидящих фигур и разных богов в соответствии с их иерархическим положением (одни должны быть выше, другие немного ниже). Детец.изображали в соответствии с пропорциями взрослых, но значительно меньшими по размеру. Художнику необходимо было знать установленные каноном нормы, соблюдать их, пользуясь сеткой-таблицей. Единая система обучения и' строгое следование выработанным нормам позволяли выполнять части одного произведения разным мастерам. При соединении частей в единую композицию они точно сходились, нарушения пропорций не было.

Вся история рисунка связана с поисками законов гармонии и красоты. В Древней Греции систему идеальных пропорций человеческой фигуры Создал скульптор Поликует в V в. до н. э. Его теоретическое сочинение на эту тему называлось «Канон», а выражением этой системы на практике явилась его статуя «Дорифор», что означает копьеносец. Мастер изобразил атлета-юношу, победителя в соревнованиях по метанию копья, в Момент, когда после одержанной победы он совершает круг почета по стадиону и его приветствуют восторженные зрители.

Открытие пропорций, как полагают, заслуга древневосточной математики, античная же традиция связывает его с именем выдающегося философа и математика Пифагора, жившего в VI в. до н. э. Универсальный принцип гармонии и красоты в пропорциях назвали золотое сечение, которое олицетворяло равновесие знания, чувств и силы. Золотое сечение получается при делении отрезка на две неравные части таким образом, при котором весь отрезок относится к большей его части, как большая к меньшей

Знакомство с золотым сечением сыграло немалую роль в работе античных архитекторов, скульпторов и живописцев. Древние греки приняли во внимание гармонию, которую они видели в природе, для создания своих произведений. Они отмечали гармонию как симметричных, так и асимметричных объектов природы. На основе теории золотого сечения была разработана система, позволяющая создавать пропорции, которые на рисунке выглядят естественно. Например, если построить квадрат, найти середину одной из сторон и провести из этой точки диагональ, а затем увеличить квадрат с помощью этой диагонали, то получится формат, стороны которого соответствуют пропорции золотого сечения. Длинные и короткие стороны этого формата гармонично относятся друг к другу.

Формат с подобным отношением сторон прекрасно подойдет для изображения многофигурной композиции, широкого пейзажного мотива, движения объектов вдоль картинной плоскости.

Вам будет интересно узнать правило, наглядно прослеживающееся в древ- негреческих статуях: при делении туловища человека в соответствии с золотым сечением легко найти уровень пупка и локтя, при повторном делении двух отрезков в противоположных направлениях определяется высота колена и нижний уровень шеи.

В поисках гармонии художники интуитивно следовали этому принципу и В той или иной мере приближались к идеальным соотношениям, но теоретически принцип золотого сечения был сформулирован в эпоху Возрождения. Леонардо да Винчи на основе опыта древних разработал правила изображения человеческой фигуры. Он восстановил так называемый «Комрат древних». Его рису- нок показывает пропорциональную закономерность в соотношении частей тела человека.

Пропорции имели для Леонардо основополагающее значение «не только ... В исчислениях и измерениях, но и в звуках, весах, положениях - в любом месте, где они могут быть».

Каноны пропорциональных соотношений разрабатывали такие знаменитые мастера эпохи Возрождения, как с.Боттичелли и Микеланджело. Проблема поиска системы идеальных пропорций остается актуальной для художников и архитекторов хх в. французский зодчий Ле Корбюзье в 1947 г. разработал «Модулой» - систему деления человеческой фигуры в соответствии с принципом золотого сечения на отрезки от ступни до талии, от талии до затылка и от затылка до верха пальцев поднятой руки. На этой основе была создана школа модулей для архитектурного проектирования и дизайна.

Примерами использования золотого сечения могут быть античные статуи, живописные полотна художников эпохи Возрождения, некоторые современные архитектурные сооружения и многие другие произведения.

Античное искусство установило идеальные пропорции и для головы чело- века, согласно которым она по вертикали от темени до конца подбородка делится на шве равные части линией глазных впадин. Каждую из этих половин можно, В свою очередь, разделить на две равные части: верхнюю - линиею волос, а нижнюю - основанием носа. Получается четыре равные части. Расстояние между глазами принимается равным ширине крыльев носа.

Расстояние от бровей до основания-носа определяет величину Ушей. В действительности у людей редко встречаются такие идеальные пропорции, но знать их необходимо, чтобы видеть отклонения от нормы и лучше понимать Индивидуальные пропорции живой натуры.

Пропорции и всякого живого Организма изменяются в процессе его развития. Пропорции маленько- го ребенка сильно отличаются от I1ропорций взрослого человека.' Раз- мер головы взрослого. занимает примерно 1/7 или 1/8 часть от его роста, а У ребенка четырех-пяти лет - 1/4 ли 1/5 часть. Величина ГОЛОВЫ подростков примерно шесть раз укладывается длине тела.

Есть определенные соотношения и у других частей тела. Линия, делящая фигуру пополам, проходит через начало бедер, то есть длина ног человека равняется половине. его роста. КОНЦЫ пальцев опущенной руки взрослого человека в положении стоя приходятся обычно чуть ниже середины бедра. Предплечье и плечевая часть руки, голень и бедро ноги примерно равны между собой. У каждого человека свои характерные пропорции.

Ответьте на вопросы и выполните задания

  1. Как можно выдержать пропорции в рисунке?

  2. Какие пропорции установило античное искусство для головы человека?

  3. Рассмотрите этот египетский рельеф, скажите, что означает разница в пропорциональных отношениях фигур.

4. Приведите примеры произведений живописи, скульптуры, архитекторы, построенных на основе пропорции золотого сечения.

5. Расскажите, как определить пропорции фигуры человека на основе зо- 'того сечения.

6. Как различаются пропорциональные отношения ребенка, подростка и рослого человека?

7. Какие пропорциональные соотношения частей тела человека вы знаете?

Соотношение человеческого тела - Scientific American

Ключевые концепции
Передаточные числа
Математика
Биология
Человеческое тело

Введение
Наши тела потрясающие! Они полны загадок и удивительных фактов, таких как этот: знаете ли вы, что вы примерно на сантиметр выше утром, когда вы только что проснулись после нескольких часов лежания, чем вечером? Вы могли никогда этого не заметить.Эти интересные факты обнаруживаются только тогда, когда вы внимательно смотрите, измеряете и сравниваете. Об этом и говорится в этом упражнении: записывать, сравнивать и открывать, как измеряется человеческое тело!

Фон
Знаете ли вы, что человеческие тела бывают всех размеров и форм? Однако когда вы начнете их измерять, вы обнаружите, что наши тела обнаруживают удивительное сходство - и, что еще более удивительно, мы можем выразить это с помощью математических понятий.

Во-первых, наши тела довольно симметричны.Когда вы проводите вертикальную линию по центру тела, левая и правая стороны почти зеркально отражают друг друга. Человеческие тела также демонстрируют интересные соотношения. Соотношения сравнивают две величины, например, размер одной части тела с размером другой части или с размером целого. Примером соотношения человеческого тела является размах рук человека - расстояние от кончика среднего пальца левой руки до кончика правой руки при горизонтальном вытягивании обеих рук - до их роста. Это соотношение примерно равно одному, то есть размах рук человека примерно равен его росту.Есть намного больше пропорций человеческого тела; некоторые не зависят от возраста, а другие меняются по мере того, как мы превращаемся из ребенка во взрослого.

Хотите знать, кому будут интересны эти соотношения? Художники заядлые пользователи пропорций человеческого тела, потому что это помогает им рисовать реалистичные фигуры. Они также используются в мире медицины; значительное отклонение от соотношения человеческого тела может указывать на то, что тело не развивается в соответствии с ожиданиями. В этом научном упражнении мы рассмотрим некоторые соотношения человеческих тел и, если хотите, мы можем изучить, как они могут помочь вам нарисовать более реалистичные фигуры.

Материалы

  • Пряжа
  • Ножницы
  • Книга в твердом переплете
  • Помощник
  • Ручка и бумага (необязательно)
  • Измерительная лента (опция)


Подготовка

  • Чтобы сравнить длину различных частей вашего тела с вашим ростом, мы сначала создадим строку длиной с ваш рост. Снимай свою обувь. Самый простой способ - лечь на землю, упираясь пятками в стену.Посмотрите прямо вверх и попросите вашего помощника положить книгу в твердом переплете на вашу макушку, опираясь на землю. Выйдите из-под книги и вместе протяните пряжу по полу от стены до книги, разрезая пряжу там, где она доходит. Теперь у вас есть кусок пряжи, длина которого равна вашему росту. (Если невозможно лежать на земле, вы также можете встать на пол у стены, положив книгу на голову и прислонившуюся к стене.)

Процедура

  • Сначала исследуем соотношение размаха рук и роста.Размах рук - это расстояние между кончиками средних пальцев на каждой руке, когда вы вытягиваете руки как можно дальше. Как вы думаете, ваш рост соотносится с размахом рук? Будет ли это похоже, длиннее или короче?
  • Теперь вытяните руки как можно дальше. Ваши руки будут параллельны земле. Возьмитесь за один конец отрезанной пряжи кончиками пальцев левой руки. Пусть ваш помощник натянет пряжу к кончику среднего пальца вашей правой руки. Часть достаточно длинная, длинная или слишком короткая? Что это говорит вам о том, насколько размах ваших рук соотносится с вашим ростом?
  • У большинства людей размах рук примерно равен их росту. Математики говорят, что отношение размаха рук к росту равно одному: размах ваших рук один раз превышает ваш рост.
  • А теперь давайте рассмотрим другое соотношение: длина бедренной кости и ваш рост. Бедренная кость - единственная кость в бедре. Чтобы измерить его длину, сядьте, натяните новый кусок пряжи на бедро от тазобедренного сустава до края колена и обрежьте пряжу там.
  • Сделайте оценку. Сколько раз эта пряжа войдет в кусок такой же длины, как ваш рост? Можете ли вы найти способ проверить свою оценку?
  • Есть несколько способов сравнить длину двух отрезков пряжи: вы можете отрезать несколько отрезков длины вашей более короткой нити, уложить их встык рядом с более длинным отрезком и посчитать, сколько вам нужно. Другой способ - сложить более длинную струну на равные части, чтобы длина сложенной струны была равна длине более короткой.Количество необходимых складок - это ровно столько раз, сколько раз ваша более короткая струна переходит в вашу более длинную.
  • Вы видели, что длина бедренной кости примерно в четыре раза превышает ваш рост? Вы также можете сказать, что если вы разделите свой рост на четыре равных части, у вас будет длина бедренной кости или длина бедренной кости составляет одну четвертую вашего роста. Математики называют это отношением один к четырем.
  • Теперь перейдем к соотношению, которое может помочь вам в создании более реалистичных рисунков: отношение головы к телу .Во сколько раз длина вашей головы могла бы соответствовать вашему росту? Может четыре, шесть или восемь раз? Чтобы проверить шесть раз, сложите пряжу длиной, равной вашему росту, на шесть равных частей. Попросите помощника положить книгу вам на голову и повесить сложенный шнур сбоку. Если другой конец веревки находится примерно на уровне вашего подбородка, ваш рост будет примерно в шесть раз больше длины вашей головы, или отношение вашей головы к телу будет равно одному к шести. Какое количество складок вам подходит больше всего?
  • Есть еще много соотношений тел, которые вы можете изучить: окружность головы по сравнению с вашим ростом, или соотношение длины предплечья и стопы или большого пальца и кисти.Используйте кусочки пряжи, чтобы измерить, сравнить и определить эти и / или другие соотношения вашего тела.
  • Extra: Вы изучили некоторые соотношения в своем теле и можете задаться вопросом, справедливы ли они и для других людей. Как вы думаете, они верны большинству людей вашего возраста? А как насчет взрослых или младенцев? Как вы думаете, эти соотношения справедливы для них или будут другими? Сделайте гипотезу, найдите добровольцев, измерьте и сравните . Ваша гипотеза верна?
  • Экстра : в этом упражнении для сравнения длины используются отрезки пряжи.Вы также можете измерить свой рост, размах рук, бедренную кость и т. Д. С помощью рулетки, округлить значения и записать соотношения в виде дробей . Можете ли вы найти способ упростить эти дроби?
  • Экстра : Нарисуйте фигурки на листе бумаги. Можете ли вы применить некоторые из изученных вами соотношений телосложения (например, размах рук к росту или отношение головы к телу) к фигурам? Какие из них вам кажутся наиболее реалистичными?
  • Extra : Коэффициенты повсюду вокруг нас. Можете ли вы найти другие места, где соотношение играет важную роль? Для начала подумайте о рецепте и соотношении количества одного ингредиента к другому . Для заядлых байкеров, можете ли вы найти передаточные числа, соответствующие разным передачам на велосипеде?


Наблюдения и результаты
Вы, вероятно, обнаружили, что отношение размаха рук к росту примерно равно одному, тогда как бедренная кость к высоте составляет примерно один к четырем.Это ожидаемо, потому что в среднем и в большом возрастном диапазоне человеческое тело имеет размах рук, примерно равный его высоте, а бедренная кость - примерно четверть ее высоты.

Отношение головы к телу немного сложнее, поскольку оно изменяется от соотношения примерно от одного к четырем для маленького ребенка до примерно от одного к восьми для взрослого. У пятилетнего ребенка соотношение головы к телу обычно составляет примерно один к шести.

Хорошо помнить, что эти коэффициенты являются средними для большой группы людей.Возможны индивидуальные вариации; некоторые могут быть даже использованы в своих интересах - например, очень длинные руки могут быть полезны при игре в баскетбол.

Больше для изучения
Простые соотношения человеческого тела, из математики перед сном
Шагая наука: оценка чьего-либо роста с их ходьбы, из Scientific American
Сейсмостойкая инженерия для небоскребов, из Scientific American
Размер Человек: пропорции тела, из The Physics Factbook
Идеальные пропорции в разном возрасте, из idrawdigital

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Мифы математики: Золотое сечение

Большинство из вас слышали о числе, называемом золотым сечением .Он появляется, например, в книге / фильме « Код да Винчи» , а также во многих статьях, книгах и школьных проектах, целью которых является показать, насколько важна математика в реальном мире. Многие авторы (включая автора Кода да Винчи) описывают его как основу всех прекрасных узоров в природе, и иногда его называют божественной пропорцией . Утверждается, что большая часть произведений искусства и архитектуры содержит особенности в пропорциях, заданных золотым сечением.Например, утверждается, что и Парфенон, и пирамиды находятся в этой пропорции. Также утверждалось, что золотое сечение проявляется в человеческом теле, например, как отношение роста взрослого человека к высоте его пупка или длины предплечья к длине руки.

Тем не менее, за всю свою карьеру применения математики в реальном мире я встречал золотое сечение ровно дважды. Да дважды! Итак, верны ли какие-либо из этих великих заявлений о золотом сечении?

Какое опять золотое сечение?

Начнем с того, что быстро вспомним, что такое золотое сечение.Это было определено древнегреческим математиком Евклидом следующим образом. Представьте, что у вас есть отрезок линии, который вы хотите разделить на две части. Вы хотите разделить его таким образом, чтобы соотношение между целым сегментом и более длинным из двух кусков было таким же, как соотношение между более длинным из двух кусков и более коротким. Каким должно быть это соотношение?

Мы хотим выбрать A и B так, чтобы ( A + B ) / A = A / B .

Немного математики (см. Здесь) покажет, что соотношение должно быть

Тот факт, что определяется как отношение двух длин, означает, что вы можете искать его всякий раз, когда смотрите на что-то, на котором есть сегменты линий - будь то лицо или здание.

Золотое сечение в человеческом теле

Предполагается, что золотое сечение лежит в основе многих пропорций человеческого тела.К ним относятся форма идеального лица, а также отношение высоты пупка к высоте тела. Действительно, утверждается, что почти каждая пропорция идеального человеческого лица связана с золотым сечением (см. Эту статью, чтобы узнать больше о таких утверждениях).

Вы можете наложить всевозможные прямоугольники на красивое лицо, а затем заявить, что красота проистекает из пропорций прямоугольника.

Однако все это неправда, даже отдаленно.У тела есть много возможных соотношений, многие из которых лежат где-то между 1 и 2. Если вы примете во внимание достаточное их количество, вы обязательно получите числа, близкие к значению золотого сечения (около 1,618). Это особенно верно, если объекты, которые вы измеряете, не особенно четко определены (как на картинке слева), и можно изменить определение таким образом, чтобы получить пропорции, которые вы хотите найти.

Если вы присмотритесь, вы также обнаружите, что пропорции человеческого тела близки к 1.6, 5/3, 3/2, квадратный корень из 2, 42/26 и т. Д. В действительности большинство чисел от 1 до 2 будут иметь две части тела, приближающие их в соотношении. Подобные ложные закономерности также наблюдаются в солнечной системе (которая также имеет множество различных соотношений, из которых вы можете выбирать). Также помните, что, поскольку золотое сечение - это иррациональное число (см. Ниже), вы никогда не увидите его точно ни при каких измерениях.

Все это пример того, как человеческий мозг находит ложные корреляции.Действительно, при наличии достаточного количества данных можно найти закономерности, согласующиеся практически с любой гипотезой. Хороший способ убедиться в этом - выйти в погожий солнечный день на улицу и посмотреть на облака. Рано или поздно вы найдете облако, которое соответствует какому-то новому шаблону. В качестве примера взгляните на эту статью BBC News, в которой рассказывается о «королеве воинов», наблюдаемой в облачной структуре.

Это явление на самом деле может быть довольно опасным, когда в данных обнаруживаются ложные корреляции, подтверждающие точку зрения. Например, они могут привести к ложным обвинениям и даже к ложным обвинениям.На этом сайте вы найдете множество примеров ложных корреляций.

Спирали золотые и прочие

Если вы возьмете линию, разделенную на два сегмента, и это будет золотое сечение, а затем сформируете прямоугольник со сторонами и, тогда этот прямоугольник называется золотым прямоугольником .

Золотой прямоугольник состоит из квадрата (белого) и меньшего прямоугольника (серого). Меньший прямоугольник также является золотым.

Золотой прямоугольник, который мы только что сформировали, состоит из квадрата и меньшего прямоугольника, который сам по себе является золотым прямоугольником (подробнее см. Здесь).Этот золотой прямоугольник снова состоит из квадрата и меньшего прямоугольника, который сам по себе является золотым прямоугольником. И так далее.

Используя последовательность все меньших и меньших золотых прямоугольников, мы можем сформировать нечто похожее на спираль. Просто нарисуйте четверть круга в каждом квадрате, который появляется в золотых прямоугольниках.

Спиральная форма, построенная из золотого прямоугольника.

Часто утверждают, что эту спиралевидную форму можно найти во многих местах в природе и искусстве.Например, по форме раковины наутилуса, по форме галактики, по форме урагана или даже волны.

Здесь есть две проблемы. Во-первых, это не спираль. Это последовательность дуг окружности. При переходе от одной дуги к другой кривизна спирали скачет. Вряд ли в каком-либо природном явлении мы увидим такие скачки. Фактически, форма - это только приближение к истинной спирали. Форма спирали, которую он приближает, является примером логарифмической спирали .Такие спирали очень распространены в природе. У них есть полярное уравнение

где - основание натурального логарифма. В природе мы видим такие спирали повсюду, с разной величиной и в зависимости от контекста. Причина, по которой эти спирали настолько распространены, заключается в том, что они обладают свойством самоподобия . Это означает, что если вы повернете спираль на любой фиксированный угол, вы получите спираль, которая является масштабированием оригинала.

Так называемая золотая спираль имеет особую стоимость

где - золотое сечение (а углы измеряются в радианах).

Нет никаких причин, по которым этот номер был бы каким-то особенным. Оболочка наутилуса представляет собой логарифмическую спираль, потому что свойство самоподобия позволяет оболочке расти без изменения формы. Значения, наблюдаемые для раковины наутилуса, не имеют никакого отношения к приведенному выше значению, при этом значение, наблюдаемое чаще всего в реальных раковинах.

Искусство и архитектура

Здесь надо быть осторожными. Несомненно, некоторые художники, такие как Ле Корбюзье (в его системе Modulor), сознательно использовали золотое сечение в своих произведениях искусства. Это потому, что было заявлено, что пропорции золотого прямоугольника особенно приятны для человеческого глаза, и что с эстетической точки зрения мы предпочитаем золотой прямоугольник всем другим прямоугольникам. Таким образом, имеет смысл использовать их в художественных произведениях. Затем утверждается, что золотое сечение можно увидеть практически в любом другом произведении искусства и архитектуры.

Доказательств того, что золотой прямоугольник особенно хорош, довольно мало. Психологические исследования, показывающие разные прямоугольники группам людей, по-видимому, указывают на то, что существует широкий диапазон предпочтений, причем отношение квадратного корня из двух к одному часто оказывается предпочтительнее других. Проверьте себя на прямоугольниках ниже, чтобы выбрать, какой из них вам больше нравится.

Согласно книге Кейта Девлина Взгляд Девлина: миф, который не исчезнет , идея о том, что золотое сечение вообще имеет какое-либо отношение к эстетике, исходит в основном от двух людей, из которых один был процитирован неверно, а другой прибегнул к изобретение.Неправильно процитированным автором был Лука Пачоли, который написал книгу под названием De Divina Proportione еще в 1509 году. Книга была названа в честь золотого сечения, но не выступала за теорию эстетики, основанную на золотом сечении, или за то, что она должна применяться к искусству и архитектуре. Такой взгляд был ошибочно приписан Пачоли в 1799 году.

Пачоли был близким другом Леонардо да Винчи, и часто утверждают, что Леонардо сам использовал золотое сечение в своих картинах. Прямых доказательств этому нет.Возможно, самым известным из этих примеров является витрувианский человек . Однако пропорции на этой картине не соответствуют золотому сечению. Действительно, Леонардо упоминал в своих работах только отношения целых чисел. Предполагаемые примеры золотого сечения, появляющиеся на его картинах, относятся к тому же классу, что и те, которые находят это соотношение в природе.

Девлин приписывает «популяризацию» золотого сечения Адольфу Цайзингу, немецкому психологу 19-го века, который утверждал, что золотое сечение было универсальным законом, описывающим «красоту и завершенность в царствах как природы, так и искусства [...], который пронизывает, как высший духовный идеал, все структуры, формы и пропорции, космические или индивидуальные, органические или неорганические, акустические или оптические ». Это был просто пример (как и выше) наблюдения ложных узоров. эта работа повлияла на многих других и заложила основы для большей части современного мифа.

Так называемая золотая спираль, наложенная на Парфенон. Нет никаких доказательств того, что золотое сечение сыграло роль в дизайне этого здания.Основное изображение Парфенона: Ойвинд Солстад, CC BY 2.0.

Другой пример этого мифа - утверждение, что золотое сечение проявляется в пропорциях Парфенона, части Акрополя в Афинах.

Нет никаких свидетельств этого в греческой науке, и идея о том, что Парфенон имеет пропорции, заданные золотым сечением, восходит только к 1850-м годам. Кроме того, фактические размеры Парфенона не дают пропорций, особенно близких к золотому сечению, если вы не будете осторожны с выбором прямоугольников.Фактически, Парфенон обретает свой гармоничный вид благодаря продуманному расположению линий, которые выглядят параллельными, но на самом деле сходятся или изгибаются, поэтому практически невозможно проводить измерения с достаточной точностью, чтобы получить точные соотношения. Поскольку пропорции Парфенона меняются в зависимости от его высоты, просто невозможно найти общую пропорцию, которая соответствует золотому сечению.

То же самое относится и к остальной греческой архитектуре: нет никаких свидетельств того, что греки считали золотое сечение эстетически приятным или вообще использовали его в своем искусстве и архитектуре.

Это касается и музыки. Утверждают, что золотое сечение играет важную роль в музыкальной композиции. Об этом мало свидетельств. Однако в композиции важна гамма, а шкала очень тесно связана с корнем двенадцатой степени из 2. Именно это последнее число лежит в основе музыки, а не золотое сечение [ссылка].

В этих упорных мифах о золотом сечении есть реальная опасность. Школьников и многих других обманывают, вводя в заблуждение ложную реальность о том, как работает математика.Рано или поздно они обнаружат, что эта реальность не соответствует действительности, и потеряют веру в вполне реальную способность математики объяснять мир.

Великая реальность

Относясь к золотому сечению довольно пренебрежительно, я хотел бы завершить этот раздел, подчеркнув, насколько удивительным является золотое сечение - ему действительно не нужны все эти ложные утверждения, чтобы сделать его особенным.

Сначала обратимся к природным явлениям, которые действительно связаны с золотым сечением.Золотое сечение тесно связано со знаменитой последовательностью Фибоначчи

.

Подробнее об этой ссылке можно узнать здесь. Последовательность Фибоначчи, безусловно, присутствует в природе, поскольку она связана как с тем, как растет население, так и со способом сочетания форм. Например, последовательность можно увидеть в спиралях на подсолнечных цветках, которые должны соответствовать друг другу упорядоченным образом, и в листьях некоторых растений, которые необходимо расположить так, чтобы улавливать больше всего солнечного света.В результате можно наблюдать соотношения, близкие к золотому сечению, возникающие в определенных природных явлениях (подробнее здесь).

Эти явления включают распространение трутней среди самок пчел в улье, что связано с тем, как пчелы размножаются на протяжении многих поколений (подробнее см. Здесь). Так что действительно можно увидеть золотое сечение в саду, и для этого есть очень веские математические причины.

Фибоначчи подумал о своей последовательности, рассматривая рост популяции идеализированных кроликов.См. Эту статью, чтобы узнать больше.

Но, возможно, еще более интересным является множество увлекательных математических свойств золотого сечения. Они исследуются в различных статьях Plus , но я хотел бы указать на одну, которая особенно увлекательна и которая действительно отличает золотое сечение от других чисел: его крайняя иррациональность.

Иррациональные числа - это числа, которые не могут быть представлены дробями и которые имеют бесконечное десятичное расширение, которое не заканчивается повторяющимся блоком.Именно это означает, что иррациональные числа трудно наблюдать в природе. Золотое сечение обладает удивительным свойством быть самым иррациональным числом из всех. Это означает, что это не только невозможно точно представить в виде дроби, но и невозможно легко аппроксимировать дробью. См. Эту статью для математических подробностей.

Сложность аппроксимации золотого сечения дробью делает его очень полезным числом для математиков и ученых, изучающих процесс синхронизации .Это происходит, когда система с собственной частотой форсируется одной из другой частоты и принимает частоту форсирования. Одним из примеров является синхронизация человеческого тела с дневной частотой солнечного света. Второй пример - климат Земли, который синхронизируется с естественными циклами обращения вокруг Солнца.

Однако синхронизация сама по себе может быть проблемой, приводящей к нежелательным резонансам в системе (например, висячий мост сильно вибрирует, если по нему проходит марширующий оркестр).Выбирая две частоты в соотношении, мы можем избежать синхронизации из-за крайней иррациональности золотого сечения. Это очень полезное свойство, по-видимому, используется мозгом и различными видами насекомых, а также учеными-климатологами и даже людьми, производящими самолеты.

Итак, золотое сечение играет главную роль, но не ту, о которой вы часто читаете в связанной с ним мифологии. Какая жалость! Это прекрасный парадокс, но самое интересное в золотом сечении заключается в том, что это не соотношение.



Об авторе

Крис Бадд.

Эта статья основана на выступлении Бадда в продолжающемся Gresham Цикл лекций колледжа (см. Видео выше). Вы можете увидеть другие статьи, основанные на разговоре, здесь.

Крис Бадд - профессор прикладной математики Университета Бата, вице-президент Института математики и ее приложений, заведующий кафедрой математики Королевского института и почетный член Британской научной ассоциации.Он особенно заинтересован в применении математики в реальном мире и содействии пониманию математики общественностью.

Он является соавтором популярной книги по математике Mathematics Galore! , опубликованный издательством Oxford University Press, совместно с К. Сангвином, и представлен в книге 50 Visions of Mathematics ed. Сэм Парк.

Коэффициенты человеческого тела | BioEd Online

Опыт учителя

Измерение, важный навык для всех учащихся, находится в центре внимания станции PowerPlay в Детском музее Хьюстона (www.cmhouston.org/powerplay), который позволяет людям измерять свой рост и вес. Помимо прохождения станции, учащимся предлагается отслеживать изменения своего роста и веса с течением времени, войдя в свои личные учетные записи PowerPlay в Интернете (www.powerplayhouston.org).

Слышали ли вы когда-нибудь высказывания: «Один раз вокруг талии, два раза вокруг шеи» или «Один раз вокруг шеи, дважды вокруг запястья?» В этом упражнении учащиеся исследуют простые пропорциональные отношения между измерениями различных частей тела.Например, рассмотрим следующие корреляции для среднего взрослого (для детей они могут несколько отличаться).

  • Общая высота соответствует росту от 7 до 7,5 голов

  • Длина носа соответствует первым двум цифрам указательного / указательного пальца

  • Голова примерно четырех-пяти глаз

  • Длина лица равна длине руки

  • Глаза разделены шириной одного глаза

  • Длина носа до внешнего угла глаза равна длине уха

  • Длина стопы равна длине предплечья

  • Отношение талии к шее составляет 1-2 (талия в два раза больше окружности шеи)

  • Отношение шеи к запястью 1: 2 (шея в два раза превышает окружность запястья)

Цели и стандарты

Цели Texas Essential Knowledge and Skills (TEKS)
Наука

3.2.A-F; 4.2.A-F; 5.2.A-F

3.4.A-B; 4.4.A-B; 5.4.A-B

  • Студенты знают, как использовать различные инструменты, материалы, оборудование и модели для проведения научных исследований.

3.2.B; 4.2.B; 5.2.B

Процедура и продление

Время

Один или два 45-минутных урока


Задействовать
  1. Спросите студентов, Какова длина вашей стопы? Знаете ли вы, что есть способ оценить эту длину, даже не глядя на ногу? Кто-нибудь знает секрет?

  2. Вызовите студента-добровольца в начало комнаты.Измерьте длину предплечья этого ученика. Затем попросите каждого ученика таким же образом измерить свое предплечье. Попросите учащихся сравнить размеры своих предплечий с длиной стопы от пяток до пят. Эти два измерения должны быть очень близкими.

  3. Спросите учащихся, думают ли они, что другие части тела могут иметь аналогичные размеры, или могут быть другие предсказуемые соотношения между размерами разных частей тела. Упомяните, что учащиеся исследуют ряд измерений тела и определят некоторые возможные отношения между ними.


Изучить
  1. Перед тем, как начать, повторите с классом, как пользоваться рулеткой.

  2. Раздайте студентам листы «Оценки и меры». Попросите каждого ученика оценить свой рост в сантиметрах и запишите это число в первой строке столбца «Оценка». Затем попросите учащихся использовать рулетку, чтобы точно измерить свой рост, и запишите это число в соответствующей строке в столбце «Фактический».

  3. Попросите учеников оценить, а затем измерить следующий размер тела (размах рук), указанный в листе данных ученика. Студенты должны продолжать таким же образом до тех пор, пока не будут завершены измерения.

  4. Посоветуйте учащимся найти закономерности и взаимосвязи между своими измерениями. Например, спросите: Как длина вашего носа соотносится с шириной первых двух цифр указательного пальца?


Объяснить
  1. Спросите, Стали ли записанные вами оценки размера каждой части тела более точными по мере того, как вы продолжали проводить измерения? Почему это могло быть так?

  2. Спросите учащихся, равны ли какие-либо из их измерений, половина, удвоение или 1.В 5 раз больше длины любого другого измерения. (Например, длина стопы большинства людей равна длине их предплечья.) Если да, то какие?

  3. Пусть класс сформирует группы учеников по 4. Пусть каждая группа вычислит и запишет средние измерения каждой части тела для своей группы в столбце «Среднее по группе», а затем сравнит среднее значение команды с индивидуальными измерениями.


Разработка
  1. Раздайте студенческий листок «Соотношение человеческого тела».Попросите учащихся использовать информацию из столбца «Фактические данные» на листе для учащихся «Оценки и показатели» для заполнения первого столбца.

  2. Спросите учащихся, замечают ли они модели измерения и отношения, общие для всех групп.


Оценить
  1. Роберт Першинг Уодлоу высотой 2,72 метра (8 футов 11 дюймов) был самым высоким человеком в истории человечества. Спросите студентов, На основании отношения одной части тела к другой на вашем заполненном листе «Соотношения человеческого тела», каковы будут его примерный размах рук и размер головы?

  2. Спросите студентов, слышали ли они когда-нибудь старую поговорку: «Один раз вокруг талии, два раза вокруг шеи; один раз вокруг шеи, два раза вокруг запястья.Попросите их определить, верно ли это утверждение для них самих и других членов их групп.

Какие химические элементы содержатся в организме человека?

Химические элементы - строительный блок жизни. Они составляют ошеломляющее количество молекул, которые вместе образуют ДНК, клеточные органеллы, клетки, ткани и органы. В этой статье мы обсудим те элементы, которые присутствуют в организме человека, их соотношение и различные важные функции, которые они выполняют.

Изображение предоставлено: bestber / Shutterstock.com

Элементы, из которых состоит человеческое тело

Тело во всех смыслах представляет собой чрезвычайно сложную машину. Для этого требуется множество частей, работающих вместе в сложных отношениях от микро- до макромолекулярного уровня. Структура строительных блоков, составляющих сумму этих частей, таких как белки и нуклеиновые кислоты, определяется соотношением и взаимодействием химических элементов.

Некоторые элементы встречаются гораздо чаще, чем другие. Человеческое тело примерно на 99% состоит всего из шести элементов: кислорода, водорода, азота, углерода, кальция и фосфора. Еще пять элементов составляют около 0,85% от оставшейся массы: сера, калий, натрий, хлор и магний. Все эти 11 элементов являются важными элементами.

Остальные 0,15% человеческого тела состоят из микроэлементов. Суммарная масса микроэлементов не дает в сумме массы магния, который является наименее распространенным из неследных элементов.Согласно лабораторным данным, некоторые из микроэлементов (около дюжины) могут быть необходимы для жизни.

Функция химических элементов в организме

Большинство химических элементов, содержащихся в организме человека, играют жизненно важную роль. Некоторые микроэлементы, такие как титан и цезий, могут быть загрязнителями. Некоторые из них, такие как свинец, ртуть, мышьяк и кадмий, являются активными токсинами в зависимости от их количества.

Функции основных элементов человеческого тела в процентном отношении к массе следующие:

Кислород

Кислород - самый распространенный элемент в организме человека, его около 65.0% массы тела. Большая часть кислорода находится в форме воды. Кислород играет решающую роль в метаболизме и дыхании, и этот элемент содержится в каждой основной органической молекуле в организме, включая белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты.

Углерод

Углерод - следующий по распространенности элемент в организме человека, составляющий 18% всего тела по массе. Его роль в основном структурная, составляющая «основу» многих органических молекул.

Водород

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной (около 75% общей массы) и составляет около 10% массы тела человека.Он присутствует в форме воды (наряду с кислородом), а также является важным элементом в органических молекулах.

Азот

Азот составляет 3% массы тела человека. Он содержится во всех организмах в таких молекулах, как аминокислоты (из которых состоят белки), нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и аденозинтрифосфат (АТФ), важная молекула для передачи энергии.

Кальций

Кальций - самый распространенный металл в организме человека, его содержание составляет около 1.4% по массе. Возможно, его наиболее известная функция заключается в формировании костей и зубов, а недостаток кальция в рационе может привести к множеству дегенеративных состояний. Другие важные роли в организме человека включают синтез белка, поддержание разности потенциалов на клеточных мембранах и действие в качестве вторичных посредников в путях передачи сигналов.

фосфор

Фосфор обладает высокой реакционной способностью, и из-за этого свойства он никогда не встречается на Земле как свободный элемент.Фосфаты необходимы для жизни, и эта связанная форма фосфора является основным компонентом незаменимых органических молекул, таких как фосфолипиды, АТФ и нуклеиновые кислоты. Он составляет 1,1% от общей массы тела человека.

Калий

Калий составляет менее 1% массы тела. Он играет жизненно важную роль в нервной передаче через перенос ионов калия через мембраны нервных клеток.

Сера

Сера, занимающая десятое место по распространенности во Вселенной и пятое по распространенности на Земле, играет важную роль в организме человека.Он находится в организме почти всегда в виде сульфидов металлов и сероорганических соединений. Сера также является основным структурным элементом протеина кератина, который содержится в коже и волосах.

Натрий

Натрий, щелочной металл, обычно содержится в соли. Ионы натрия вносят вклад в осмотическое давление, поскольку они являются основными катионами во внеклеточной жидкости (ВКЖ). Натрий также играет ключевую роль в нервной передаче.

Хлор

Хлор играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса крови, а также в формировании сухожилий, зубов и костей.Он обычно содержится в солях и в сочетании с калием и натрием в организме. Он также способствует работе печени и помогает удалять органические отходы.

Магний

Магний - наименее распространенный из незаменимых элементов в организме человека. Приблизительно 300 ферментам для правильного функционирования требуются ионы магния, а ионы магния взаимодействуют с такими соединениями, как ДНК, РНК и АТФ.

Микроэлементы

Микроэлементы играют множество ролей, некоторые из которых важнее других, в то время как другие не вносят никаких заметных функций.Некоторые из них очень токсичны для человека.

Три самых распространенных незаменимых микроэлемента - это железо, фтор и цинк. Железо играет важную роль в здоровье человека как часть гемоглобина, который переносит кислород по телу в крови. Фтор важен для зубов. Цинк необходим более чем 300 ферментам и 1000 факторам транскрипции и жизненно важен для здоровья глаз и роста репродуктивных органов.

Изображение предоставлено: Aldona Griskeviciene / Shutterstock.com

В заключение

Основным источником всех этих элементов является диета.Некоторые элементы более важны, чем другие, и они находятся в огромном количестве соединений и молекул в организме человека.

Некоторые из них могут даже нанести активный вред организму, и уровни их присутствия в организме могут определить, насколько вредны последствия. Пропорции химических элементов варьируются от человека к человеку в зависимости от множества факторов, но, как правило, они в основном одинаковы для всех видов.

Из каких элементов состоит человек? Играть

Из чего сделан корпус?

Человеческое тело содержит около 20 различных элементов, в основном изнутри древних звезд.Если вы разделите 80-килограммового человека на атомы, вы получите примерно следующее количество различных элементов:

Кислород - 52 кг

Этот элемент составляет более половины массы вашего тела, но только четверть его атомов.

Углерод - 14,4 кг

Самый важный структурный элемент и причина того, что мы известны как углеродные формы жизни. Около 12 процентов атомов вашего тела составляют углерод.

Водород - 8 кг

Атомы водорода в вашем теле образовались в результате Большого взрыва.Все остальные были сделаны внутри звезды давным-давно и были выброшены в космос взрывом сверхновой. Так что, хотя вы, возможно, слышали, что все мы звездная пыль, это не совсем так.

Азот - 2,4 кг

Четыре самых распространенных элемента в организме человека - водород, кислород, углерод и азот - составляют более 99 процентов атомов внутри вас. Они встречаются по всему телу, в основном в виде воды, но также в виде компонентов биомолекул, таких как белки, жиры, ДНК и углеводы.

Кальций - 1,12 кг

Фосфор - 880 г

Сера - 200 г

Калий - 200 г

Натрий 120 г 000

Магний - ключевой компонент супероксиддисмутазы, одного из важнейших ферментов детоксикации.

Железо - 4,8 г

Обнаружено в геме, кислородсодержащей части молекулы гемоглобина внутри красных кровяных телец

Фтор - 3.0g

Укрепляет зубы, хотя фтор не считается необходимым для жизни.

Цинк - 2,6 г

Стронций - 0,37 г

Стронций содержится почти исключительно в костях, где он может оказывать благотворное влияние на рост и плотность.

Йод 0,0128 г

Йод является важным компонентом тиреоидного гормона тироксина. Йод - самый тяжелый элемент, необходимый человеческому организму.

Медь - 0.08g

Медь входит в состав многих ферментов. Дефицит меди вызывает неврологические расстройства и нарушения со стороны крови.

Марганец - 0,0136 г

Молибден - 0,0104 г

Химия жизни: человеческое тело

Примечание редактора: в этой периодической серии статей рассматриваются важные вещи в нашей жизни и химический состав, из которого они состоят. Вы то, что вы едите. Но вы помните, как ели молибден или перекусывали селеном? В организме обнаружено около 60 химических элементов, но что все они там делают, до сих пор неизвестно.Примерно 96 процентов массы человеческого тела состоит всего из четырех элементов: кислорода, углерода, водорода и азота, большая часть которых находится в форме воды. Остальные 4 процента - это редкая выборка из периодической таблицы элементов.

Некоторые из наиболее известных представителей называются макронутриентами, тогда как те, которые встречаются только на уровне миллионных долей или меньше, называются микронутриентами. Эти питательные вещества выполняют различные функции, включая строительство костей и клеточных структур, регулирование pH в организме, перенос заряда и запуск химических реакций.FDA установило стандартную суточную норму потребления 12 минералов (кальций, железо, фосфор, йод, магний, цинк, селен, медь, марганец, хром, молибден и хлорид). Натрий и калий также имеют рекомендуемые уровни, но их лечат отдельно. Однако этим список необходимых элементов не исчерпывается. Сера обычно не упоминается как пищевая добавка, потому что организм получает ее в большом количестве с белками. И есть несколько других элементов, таких как кремний, бор, никель, ванадий и свинец, которые могут играть биологическую роль, но не классифицируются как незаменимые.«Это может быть связано с тем, что биохимическая функция не была определена экспериментальными данными», - сказала Виктория Дрейк из Института Лайнуса Полинга при Университете штата Орегон. Иногда все, что известно, - это то, что лабораторные животные плохо себя чувствовали, когда в их рационе не хватало какого-то несущественного элемента. Однако определить точную пользу, которую приносит элемент, может быть сложно, поскольку они редко попадают в организм в чистом виде. «Мы не рассматриваем их как отдельные элементы, а как элементы, заключенные в соединение», - сказала Кристин Гербштадт, национальный представитель Американской диетической ассоциации.Обычная диета состоит из тысяч соединений (некоторые из которых содержат микроэлементы), влияние которых изучается в настоящее время. На данный момент мы можем только сказать наверняка, что делают около 20 элементов. Вот краткое изложение, в скобках указан процент веса тела. Кислород (65%) и водород (10%) преимущественно содержатся в воде, которая составляет около 60 процентов веса тела. Практически невозможно представить жизнь без воды. Углерод (18%) - синоним жизни.Его центральная роль связана с тем, что он имеет четыре места связывания, которые позволяют строить длинные сложные цепочки молекул. Более того, углеродные связи могут быть образованы и разорваны с помощью небольшого количества энергии, что обеспечивает динамическую органическую химию, происходящую в наших клетках. Азот (3%) содержится во многих органических молекулах, включая аминокислоты, из которых состоят белки, и нуклеиновые кислоты, из которых состоит ДНК. Кальций (1,5%) - самый распространенный минерал в организме человека - почти весь он содержится в костях и зубах.По иронии судьбы, наиболее важная роль кальция заключается в функциях организма, таких как сокращение мышц и регулирование белков. Фактически, организм будет извлекать кальций из костей (вызывая такие проблемы, как остеопороз), если в рационе человека недостаточно этого элемента. Фосфор (1%) содержится преимущественно в костях, но также в молекуле АТФ, которая обеспечивает клетки энергией для запуска химических реакций. Калий (0,25%) - важный электролит (то есть он несет заряд в растворе).Он помогает регулировать сердцебиение и имеет жизненно важное значение для передачи электрических сигналов в нервах. Сера (0,25%) содержится в двух аминокислотах, которые важны для придания белкам их формы. Натрий (0,15%) - еще один электролит, жизненно важный для передачи электрических сигналов в нервах. Он также регулирует количество воды в организме. Хлор (0,15%) обычно содержится в организме в виде отрицательного иона, называемого хлоридом. Этот электролит важен для поддержания нормального баланса жидкости. Магний (0,05%) играет важную роль в структуре скелета и мышц. Он также необходим в более чем 300 основных метаболических реакциях. Железо (0,006%) является ключевым элементом метаболизма почти всех живых организмов. Он также содержится в гемоглобине, который является переносчиком кислорода в красных кровяных тельцах. Половина женщин не получают достаточного количества железа в своем рационе. Фтор (0,0037%) содержится в зубах и костях. Помимо предотвращения кариеса, это не имеет никакого значения для здоровья человека. Цинк (0,0032%) является важным микроэлементом для всех форм жизни. Некоторые белки содержат структуры, называемые «цинковые пальцы», которые помогают регулировать гены. Известно, что дефицит цинка приводит к карликовости в развивающихся странах. Медь (0,0001%) играет важную роль в качестве донора электронов в различных биологических реакциях. Без достаточного количества меди железо не будет нормально работать в организме. Йод (0,000016%) необходим для выработки гормонов щитовидной железы, которые регулируют скорость метаболизма и другие клеточные функции.Дефицит йода, который может привести к зобу и повреждению головного мозга, является важной проблемой для здоровья во многих странах мира. Селен (0,000019%) необходим для определенных ферментов, включая некоторые антиоксиданты. В отличие от животных, растениям не нужен селен для выживания, но они поглощают его, поэтому есть несколько случаев отравления селеном при употреблении в пищу растений, выращенных на богатых селеном почвах. Хром (0,0000024%) помогает регулировать уровень сахара, взаимодействуя с инсулином, но точный механизм до сих пор полностью не изучен. Марганец (0,000017%) необходим для определенных ферментов, в частности для тех, которые защищают митохондрии - место, где внутри клеток вырабатывается полезная энергия - от опасных окислителей. Молибден (0,000013%) необходим практически для всех форм жизни. У людей это важно для преобразования серы в пригодную для использования форму. У азотфиксирующих бактерий он важен для преобразования азота в пригодную для использования форму. Кобальт (0,0000021%) содержится в витамине B12, который важен для образования белка и регуляции ДНК.

Репрезентативное сходство частей тела в затылочно-височной коре человека

Abstract

Области боковой и вентральной затылочно-височной коры человека (ОТК) избирательно реагируют на изображения человеческого тела и его частей. Каковы организационные принципы, лежащие в основе реакции частей тела в этих регионах? Здесь мы использовали анализ репрезентативного сходства (RSA) данных фМРТ, чтобы проверить несколько возможных организационных принципов: сходство формы, физическая близость, близость коркового гомункула и семантическое сходство.Участники просмотрели фотографии людей, стульев и восьми частей тела (руки, руки, ноги, ступни, грудь, талия, верхние и нижние лица). Сходство паттернов активности мультивокселя для всех пар частей тела было установлено во всех селективных для человека регионах без рецепта. Затем полученные нейронные матрицы сходства сравнивали с матрицами сходства, отражающими гипотетические организационные принципы. Результаты показали, что модель семантического сходства лучше всего отражает нейронное сходство частей тела в латеральном и вентральном ОТК, которое следует организации в три кластера: (1) части тела, используемые в качестве эффекторов действия (руки, ступни, руки и ноги), ( 2) неэффекторные части тела (грудь и поясница) и (3) части лица (верхняя и нижняя грани).RSA всего мозга выявила, помимо OTC, области теменной и лобной коры, в которых нейронное сходство было связано с семантическим сходством. Напротив, нейронное сходство в затылочной коре лучше всего можно было предсказать с помощью моделей сходства форм. Мы предполагаем, что семантическая организация частей тела в зрительной коре высокого уровня относится к различным функциям, связанным с тремя кластерами частей тела, отражая уникальные требования к обработке и взаимодействию, связанные с различными типами информации (например,д., действие, общение) передают разные части тела (например, конечности, лица).

ЗНАЧИМОЕ ЗАЯВЛЕНИЕ Хотя организация репрезентаций частей тела в моторной и соматосенсорной коре хорошо изучена, принципы, лежащие в основе репрезентаций частей тела в зрительной коре головного мозга, еще не исследованы. В настоящем исследовании с помощью фМРТ мы использовали анализ мультивоксельного паттерна и анализ репрезентативного сходства, чтобы охарактеризовать организацию карт тела в затылочно-височной коре головного мозга человека (OTC).Результаты показывают, что визуальные размеры и размеры формы не полностью учитывают организацию представлений частей тела в ОТК. Вместо этого репрезентативная структура телесных карт в ОТС, по-видимому, сильно связана с функционально-семантическими свойствами частей тела. Мы предполагаем, что эта организация отражает уникальные требования к обработке и взаимодействию, связанные с различными типами информации, которую передают разные части тела.

Введение

Боковая и вентральная затылочно-височная кора человека (LOTC, VOTC) содержит области, которые преимущественно реагируют на изображения человеческих тел и лиц.В то время как ранние исследования фМРТ делали различие только между репрезентациями тела и лица (Kanwisher et al., 1997; Peelen and Downing, 2007), недавние исследования дополнительно выявили диссоциативные реакции на отдельные части тела, такие как руки и туловище (Bracci et al., 2010 ; Op de Beeck et al., 2010; Орлов и др., 2010). Это поднимает вопрос о том, как организованы представления отдельных частей тела. Здесь мы использовали анализ репрезентативного сходства (RSA; Kriegeskorte et al., 2008) данных фМРТ, чтобы проверить несколько возможных организационных принципов: сходство формы, физическая близость, близость коркового гомункула и семантическое сходство.

Один правдоподобный принцип организации - подобие формы; предыдущие исследования с помощью фМРТ показали, что объекты схожей формы вызывают относительно похожие паттерны реакции в ОТС (Haushofer et al., 2008; Op de Beeck et al., 2008). Этот отчет предсказывает, что части тела, которые относительно похожи по форме (например, ноги и руки), вызывают относительно схожие паттерны реакции у безрецептурных препаратов. Второй возможный принцип - физическая близость между частями тела; в нашей повседневной жизни части тела воспринимаются в очень правильных пространственных конфигурациях.Соответственно, части тела, которые лежат рядом в пространстве тела и поэтому обрабатываются поблизости в ретинотопной зрительной коре, также могут быть представлены поблизости в зрительной коре высокого уровня. Предыдущие исследования действительно предоставили доказательства того, что такие визуальные закономерности влияют на представление частей тела в ОТК (Chan et al., 2010). Третья возможность состоит в том, что репрезентации частей тела в зрительной коре соответствуют организации коркового гомункула, наблюдаемой в соматосенсорной и моторной коре (Penfield and Boldrey, 1937; Mountcastle, 1984).Имеются данные о функциональных связях между моторной / соматосенсорной корой и селективными по отношению к телу безрецептурными областями (Астафьев и др., 2004; Орлов и др., 2010). Наконец, четвертая возможность связана с семантическим / функциональным сходством между частями тела (Reed et al., 2004; Peelen and Caramazza, 2010). Например, изображения частей тела, которые в первую очередь участвуют в выполнении действий (например, руки и ноги), могут группироваться вместе и отделяться от изображений частей тела, которые поддерживают социальную коммуникацию (например,g., глаза и рот), отражая различные требования к обработке и взаимодействию, связанные с этими разными типами сигналов (Peelen and Caramazza, 2010).

Чтобы проверить эти гипотезы, мы использовали RSA, чтобы связать матрицы сходства, фиксирующие модели, с матрицами нейронного сходства целых избирательных областей человека в LOTC и VOTC, а также во всем мозге. Таким образом, наша цель состояла в том, чтобы охарактеризовать организацию, лежащую в основе нейронного сходства частей тела в более широком ОТЦ, отобранном для всего человека, а не индивидуализировать и локализовать репрезентации отдельных частей тела, как это было сделано ранее (Schwarzlose et al., 2005; Bracci et al., 2010; Орлов и др., 2010; Вайнер и Гриль-Спектор, 2010 г.).

Материалы и методы

Участники.

В исследование были включены 15 взрослых добровольцев-правшей (семь мужчин и восемь женщин, средний возраст = 28, диапазон 21–42). Все участники дали информированное согласие. Исследование было одобрено этическим комитетом Университета Тренто (Италия).

Дизайн эксперимента и стимулы фМРТ.

Десять условий были включены в эксперимент с фМРТ с блочным дизайном: все люди, руки, ступни, руки, ноги, грудь, талия, верхняя часть лица, нижняя часть лица и стулья (рис.1 А ). Исследование включало восемь прогонов продолжительностью 6 минут 52 секунды каждый. В каждом прогоне была представлена ​​полностью рандомизированная последовательность из 10 блоков категорий (каждая повторяется четыре раза) и блоков фиксации (повторяется восемь раз). Каждый запуск начинался и заканчивался 14 с фиксации. В каждом блоке стимулов (8 с) было представлено 10 изображений из одной категории (например, всего человека) каждое в течение 400 мс, за которым следовало пустой экран в течение 400 мс.

Каждая категория состояла из двух наборов из 36 различных изображений в градациях серого на белом фоне и имела размер 12 × 12 ° (400 × 400 пикселей).Один набор изображений использовался для четных прогонов, а другой набор изображений - для нечетных прогонов. В каждом прогоне каждое представленное изображение было уникальным (за исключением повторений, связанных с одноразовой задачей). Участники выполняли задачу по обнаружению одноразового повторения, нажимая кнопку правой рукой каждый раз, когда одно и то же изображение было показано два раза подряд. В каждом блоке было представлено одно или два повтора. Презентация стимула контролировалась компьютером, на котором был запущен пакет Psychophysics Toolbox (Brainard, 1997) в MATLAB.Изображения проецировались на экран и просматривались через зеркало, установленное на катушке для головы.

Параметры изображения.

Сбор данных проводили на сканере Bruker 4T (Bruker BioSpin) со стандартной головной катушкой в ​​Центре исследований разума / мозга Университета Тренто. Объемы МРТ были собраны с использованием сканирований, взвешенных по EPI T2 *. Параметры регистрации: TR, 2 с; TE, 33 мс; FA, 73 °; FOV 192 мм; размер матрицы 64 × 64 и размер вокселя в плоскости 3 × 3 мм. Каждый объем содержал 34 аксиальных среза толщиной 3 мм и зазором 1 мм.Анатомические изображения, взвешенные по T1, были получены с помощью последовательности MP-RAGE с разрешением 1 × 1 × 1 мм.

Анализ изображений.

Данные изображений были предварительно обработаны и проанализированы с помощью BrainVoyager QX (версия 2.20; Brain Innovation) и MATLAB. Функциональные изображения прошли следующие этапы предварительной обработки: удаление линейного тренда, трехмерная коррекция движения головы и временная фильтрация верхних частот (отсечение трех циклов на функциональный прогон). Впоследствии функциональные изображения были выровнены с анатомическими изображениями T1, которые затем были преобразованы в стереотаксическое пространство Talairach и пространственно сглажены путем свертки гауссова ядра шириной 4 мм на полувысоте.Ядро сглаживания было основано на предыдущей работе, показывающей увеличение отношения сигнал / шум на этом уровне сглаживания для основанного на корреляции анализа мультивоксельного паттерна в OTC (Op de Beeck et al., 2008; Op de Beeck, 2010). GLM включал регрессоры для каждого экспериментального условия (люди, руки, ступни, руки, ноги, грудь, талия, верхняя часть лица, нижняя часть лица и стулья) и шесть параметров коррекции движения ( x , y и z для перевода и вращения).Временной ход каждого предсказателя был смоделирован с помощью функции прямоугольной формы, свёрнутой с функцией «двух гамма» по умолчанию в BrainVoyager QX. Функциональные прогоны были нормализованы z перед анализом GLM.

Интересующие регионы.

Целые избирательные ROI в LOTC и VOTC были определены для каждого отдельного участника путем сопоставления целых людей и стульев (рис. 1 B , желтый контур). Области интереса включали все пространственно смежные вокселы, которые превышали статистический порог ( p <0.001, без коррекции) в затылочной и височной долях. Целые избирательные области в LOTC и VOTC могут быть определены в обоих полушариях у всех 15 субъектов. Как показано на Рисунке 1 B , ROI, определенные в этом исследовании, вероятно, будут включать ранее описанные избирательные тела без головы (Downing et al., 2001; Peelen and Downing, 2005) и избирательные по лицам (Puce et al., 1996; Kanwisher et al., 1997). Дополнительные контрольные области в затылочной коре (ОК) были определены путем контрастирования стульев по сравнению с людьми целиком (рис.1 B , синий контур), следуя той же процедуре, что и для целых селективных по человеку РИ. ROI не пересекались друг с другом. В таблице 1 представлены средние индивидуальные координаты Талаираха и размер кластера для целых выборочных и контрольных областей интереса.

Таблица 1.

Средние координаты Талаираха по отдельному субъекту и размер кластера для каждой области интереса

Анализ мультивоксельного паттерна.

Анализ мультивоксельного паттерна на основе корреляции (Haxby et al., 2001) был использован для исследования воксельного сходства в распределении ответов на различные части тела в LOTC и VOTC.Оценки параметров для каждого условия (относительно базового уровня) были извлечены для каждого участника и выполнены для каждого вокселя каждой области интереса. Эти закономерности коррелировали между четными и нечетными сериями. Корреляции были преобразованы Фишером {0,5 * log [(1 + r ) / (1 - r )]} и усреднены по четным и нечетным сериям (например, руки нечетные - ноги четные и ступни нечетные - руки четные), в результате в симметричной корреляционной матрице 8 × 8 для каждого участника и ROI. Стулья и целые люди были исключены из анализа паттернов мультивокселей, потому что эти условия использовались для локализации ROI.

Анализ подобия представлений.

Матрицы подобия были созданы для каждой из пяти моделей. Сходство физической формы (форма 1) было вычислено с использованием алгоритма контекста формы (Belongie et al., 2002). Воспринимаемое сходство формы (форма 2) и физическая близость были оценены независимой группой участников ( n = 6) с использованием метода расположения нескольких объектов (Kriegeskorte and Mur, 2012). Каждый участник оценил различные подмножества из восьми изображений (по одному изображению для каждой части тела), взятых из набора изображений, используемых в исследовании функциональной нейровизуализации.Для предполагаемого сходства форм участников попросили расположить части тела на основе воспринимаемого сходства форм, не обращая внимания на сходство в низкоуровневых характеристиках изображения (например, размере, яркости, ориентации). Для физической близости участников попросили расположить части тела в зависимости от физической близости частей тела. Результаты были усреднены по участникам. Модель коркового гомункула отражала ранжирование сходства в хорошо установленной топографии репрезентаций частей тела в моторной и соматосенсорной коре (Penfield and Boldrey, 1937; Mountcastle, 1984).Наконец, семантическое сходство частей тела было основано на частоте совпадения слов частей тела в больших текстовых корпусах (Kolb, 2009), что отражает сходство семантического / функционального контекста, в котором используются слова частей тела. Предыдущие исследования фМРТ показали, что активность мозга для семантических понятий может быть надежно предсказана с помощью моделей, основанных на совместной встречаемости слов (Mitchell et al., 2008; Huth et al., 2012). Каждому состоянию части тела была присвоена метка, соответствующая названию части тела (руки, ступни, руки, ноги, грудь и талия).Когда это было невозможно (например, верхняя часть лица и нижняя часть лица), использовались слова тех частей, которые наиболее важны для данного состояния (глаза и лоб для состояния верхней части лица; рот и подбородок для состояния нижней части лица). Значения семантического сходства вычислялись по парам меток. Эти пять моделей представлены на рисунке 2 с помощью матриц различий (рис.2 A ), двумерных схем, полученных из многомерного масштабирования (рис.2 B ), и иерархических графиков (рис.2 С ).

Впоследствии мы связали пять основанных на модели матриц сходства с нейронной матрицей сходства каждой области интереса. Для этого мы использовали множественный регрессионный анализ с матрицами несходства для пяти моделей в качестве зависимой переменной и нейронной матрицей несходства ROI (1 - r ) в качестве независимой переменной. Множественный регрессионный анализ проводился для каждого отдельного участника ( N = 15). Различия между полученными коэффициентами регрессии проверяли с помощью попарных тестов t .Также сообщается о дополнительном корреляционном анализе.

RSA всего мозга выполнялась с использованием прожектора на основе сферических объемов (Kriegeskorte et al., 2006). Для каждого воксела в головном мозге мы определили сферу радиусом 9 мм и установили матрицу нейронных различий для этой сферы, следуя процедурам, используемым для анализа ROI. Матрица нейронного несходства затем коррелировалась с матрицами несходства, полученными из пяти моделей. Полученные значения корреляции были преобразованы Фишером и назначены центральному вокселю сферы для создания карт корреляции всего мозга для каждой из моделей.Различия между этими статистическими картами были проверены с использованием группового анализа со случайными эффектами для всего мозга и отображены на надутой поверхности одного индивидуального субъекта. Для контраста каждой модели по сравнению с другими четырьмя моделями вместе (рис. 6 A ) результаты показаны как p <0,01 (без корректировки). Кроме того, для корректировки множественных сравнений для контраста каждой модели относительно среднего значения других четырех моделей результаты показаны как p <0.05, скорректированный с помощью статистической оценки пороговых значений на уровне кластера BrainVoyager QX (рис. 6 B ).

Многомерное масштабирование и иерархический кластерный анализ использовались для визуализации и сравнения структур нейронного сходства в LOTC и VOTC, а также структур сходства, связанных с пятью моделями. Метрическое многомерное масштабирование выполнялось с использованием функции MATLAB «mdscale», нормированной на сумму квадратов различий. Иерархический кластерный анализ был выполнен с использованием функции MATLAB «связывание» с использованием метода ближайшего расстояния по умолчанию.

Результаты

Рентабельность инвестиций в LOTC и VOTC была определена для каждого участника путем сопоставления людей и стульев. Как показано на Рисунке 1 B , активность отдельных частей тела (относительно стульев) в основном попадала в эти целые области интереса, отобранных для каждого человека, а активность отдельных частей тела в значительной степени перекрывалась (Рисунок 1 B ). Тем не менее, анализ паттернов активности мультивокселя для восьми состояний частей тела в селективных для человека областях LOTC и VOTC (рис.1 B ) показал, что во всех ROI внутрикатегориальные корреляции для всех условий были значительно выше, чем среднее значение межкатегорийных корреляций для этих условий ( t (14) = 4,21, p <0,001 , для всех тестов, кроме ног в левой VOTC: t (14) = 2,06, p = 0,058), таким образом демонстрируя различные модели активности для отдельных частей тела. Интересно, что, как можно наблюдать в матрицах нейронных различий (1 - r ; рис.3 A ), недиагональные значения существенно и последовательно отличались друг от друга, что указывает на значительную вариабельность межчастичного сходства. Каковы принципы, лежащие в основе этой изменчивости?

Рисунок 1.

Условия эксперимента и окупаемость инвестиций. A , Примеры стимулов для 10 условий в исследовании фМРТ. Каждое условие включало 36 различных изображений (здесь показано 4), которые различались точкой зрения, позой или полом. B , Целые избирательные ROI в LOTC и VOTC (желтый контур) и ROI для выборочного управления председателем в OC (синий контур) показаны для одного репрезентативного участника при нескорректированном пороге p <0.001.

Рисунок 2.

Модели. Для каждой гипотезы (сходство физической формы, воспринимаемое сходство формы, физическая близость, корковый гомункулус и семантическое сходство) на рисунке показана матрица несходства ( A ; светлые цвета указывают на большее несходство), двумерное расположение, полученное в результате многомерного масштабирования ( B ) и иерархический график, полученный из иерархического кластерного анализа ( C ).

Рисунок 3.

Структура представительства в LOTC и VOTC. A , Нейронное несходство (1 - r ) и профиль среднего ответа ( B ) в LOTC и VOTC, отобранных для всего человека. C , MDS, выполненный на матрицах нейронных различий (1 - r ), показывает попарные расстояния в 2D-пространстве. Попарные расстояния отражают сходство паттернов реакции: части тела, расположенные рядом друг с другом, вызвали схожие паттерны реакции, тогда как части тела, расположенные далеко друг от друга, вызвали разные паттерны реакции. D , Для каждой области интереса иерархический график, полученный из иерархического кластерного анализа, показывает структуру сходства паттернов деятельности в этих регионах.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы сравнили матрицы нейронного сходства с пятью гипотетическими моделями организации, показанными на рисунке 2. (1) Модель сходства физической формы (форма 1) предсказывает относительно высокое сходство между верхними лицами, нижними лицами, грудями и т. Д. и талии. (2) Модель воспринимаемого сходства форм (форма 2) предсказывает четыре отдельных кластера (ноги и руки, кисти и ступни, грудь и талия, а также верхние и нижние лица), отражающих оцененное сходство форм между частями тела.(3) Модель физической близости предсказывает большое сходство между физически связанными частями тела, такими как руки и ноги, ступни и ноги. (4) Модель коркового гомункула предсказывает, что части лица будут отличаться от нижних конечностей (ноги и ступни), но относительно похожи на верхние конечности (кисти и руки). (5) Наконец, модель семантического сходства предсказывает высокую степень сходства между паттернами реакции, вызываемой руками, ступнями, руками и ногами.

Множественный регрессионный анализ показал, что модель воспринимаемого сходства форм, модель физической близости и модель семантического сходства были положительно связаны с нейронным сходством в областях интереса LOTC и VOTC ( t (14) > 4.31, p <0,001, для всех тестов; Рис. 4 A ), в то время как модель коркового гомункула и модель сходства физических форм не объясняли дополнительных различий в нейронном сходстве ни в одной из областей интереса. Прямое сравнение моделей показало, что модель семантического сходства была значительно больше связана с нейронным сходством, чем любая из других моделей ( t (14) <2,58, p <0,02 для всех тестов; рис. А ).

Рисунок 4. Анализ репрезентативного сходства

ROI. A , Для каждой целой выборочной ROI гистограммы показывают оценки параметров регрессионного анализа, связывающие матрицы несходства на основе моделей с матрицами нейронных различий. Объясненная дисперсия моделей полной регрессии (скорректированная R 2 ) была следующей: левый LOTC ( R 2 прил. = 0,43), правый LOTC ( R 2 прил. = 0.37), левый VOTC ( R 2 прил. = 0,34), правый VOTC ( R 2 прил. = 0,30). B , Результаты регрессионного анализа в ROI для выборочного контроля ОК. Объясненная дисперсия моделей полной регрессии (скорректированная R 2 ) была следующей: левый OC ( R 2 прил. = 0,16), правый OC ( R 2 прил = 0,14). Планки погрешностей указывают на SEM.

Чтобы убедиться, что эти результаты не были специфичными для того, как мы определили ROI LOTC и VOTC (люди против стульев), мы повторили анализ в дополнительных ROI, определенных контрастом между средним значением восьми частей тела по сравнению со стульями. Для определения этих ROI использовалась та же процедура, что и для определения ROI, отобранных для целого человека (см. Материалы и методы). Двусторонний ROI можно было определить у 13 из 15 участников. Результаты в этих ROI были очень похожи на результаты в ROI для всего человека: воспринимаемое сходство форм, физическая близость и семантическое сходство были положительно связаны с нейронным сходством во всех ROI ( t (12) = 3.51, p <0,004, для всех тестов), в то время как близость кортикального гомункула и сходство физической формы отсутствовали. Во всех ROI нейронное сходство было значительно больше связано с моделью семантического сходства, чем с другими четырьмя моделями ( t (12) <2,29, p <0,04, для всех тестов). Эти результаты показывают, что репрезентативная структура части тела, наблюдаемая в LOTC и VOTC, не является специфической для типа контраста, используемого для определения селективных для тела ROI.

Визуальный осмотр многомерных масштабных схем (MDS; рис. 3 C ) и иерархических графиков (рис. 3 D ), полученных из матриц нейронного сходства, выявил организацию трех четко разделенных кластеров: один для эффекторов тела (руки , ступни, ноги и руки), один - для неэффективных частей тела (грудь и поясница), а другой - для лиц (верхние и нижние лица). Эти три кластера частей тела одинаково наблюдались в LOTC и VOTC в обоих полушариях, несмотря на разные одномерные профили активности этих областей интереса (рис.3 В ).

Чтобы проверить, демонстрируют ли близлежащие регионы аналогичную организацию, мы выполнили описанный выше регрессионный анализ в двух дополнительных ROI (стулья против людей; рис. 1 B ) в левом и правом ОК (см. Материалы и методы). Результаты (рис. 4 B ) показали, что, в отличие от целых областей интереса, выбранных человеком, только две модели сходства форм были положительно связаны с нейронным сходством в областях ОК (физическая форма: t (14) = 3,50, р <0.004 для обоих регионов; воспринимаемая форма: t (14) = 4,38, p <0,001 для обоих регионов). Кроме того, нейронное сходство в обеих областях ОС было значительно больше связано с моделью физической формы, чем с другими четырьмя моделями ( t (14) = 2,60, p <0,02 для всех тестов).

Для непосредственного тестирования различий между областями интереса, выбранными для всего человека (LOTC / VOTC) и избирательным по стулу (OC), были протестированы коэффициенты регрессии для каждой модели в каждой области интереса (усредненные по целым избирательным регионам и избирательным по стульям регионам). в 5 (Модель) × 2 (ROI) ANOVA с моделью (сходство физических форм, воспринимаемое сходство форм, физическая близость, корковый гомункул и семантическое сходство) и ROI (LOTC / VOTC и OC) в качестве факторов внутри субъекта.Результаты (рис. 5 A ) выявили значимое взаимодействие Модель × ROI ( F (4,56) = 58,60; p <0,001), что указывает на то, что модели по-разному связаны со структурами нейронного сходства человека. - и ROI по выбору председателя. Подтверждая более ранний анализ, в LOTC / VOTC, отобранном для человека, модель семантического сходства была значительно больше связана с нейронным сходством, чем любая из других моделей ( t (14) = 5,98, p <0.001, для всех тестов), в то время как в OC с выбором кресла модель физической формы была значительно больше связана с нейронным сходством, чем остальные модели ( t (14) = 5,19, p <0,001, для всех тестов ).

Рисунок 5.

Анализ репрезентативного сходства на основе регрессии и корреляции. A , Результаты регрессии для дисперсионного анализа 5 (модель) × 2 (ROI) с моделью (сходство физических форм, воспринимаемое сходство форм, физическая близость, корковый гомункул и семантическое сходство) и ROI (LOTC / VOTC и OC) как внутрисубъектные факторы. B , Результаты корреляции для дисперсионного анализа 5 (модель) × 2 (ROI) с моделью (сходство физических форм, воспринимаемое сходство форм, физическая близость, корковый гомункул и семантическое сходство) и ROI (LOTC / VOTC и OC) как внутрисубъектные факторы. Пунктирная линия указывает на корреляцию матриц нейронных различий между субъектами (Op de Beeck et al., 2008), дающую оценку надежности нейронных данных (Nili et al., 2014). Эта корреляция была вычислена для каждого участника как корреляция между матрицей нейронных различий этого участника и средней матрицей нейронных различий остальных участников.Затем эти корреляции были усреднены по участникам, чтобы получить значение, указанное пунктирной линией. Корреляции, соответствующие каждой модели (цветные столбцы), были разделены на оценку надежности, что дало следующие результаты: сходство физической формы (выборочный LOTC / VOTC: 14%; выборочный ОК для кресла: 49%), воспринимаемое сходство форм (человек -селективный LOTC / VOTC: 32%; выборочный ОК для кресла: 46%), физическая близость (избирательный LOTC / VOTC: 43%; избирательный ОК: 12%), корковый гомункул (избирательный для человека LOTC / VOTC: 27%; выборочный ОК для председателя: 2%), семантическое сходство (выборочный для человека LOTC / VOTC: 59%; избирательный для председателя ОК: -6%).Планки погрешностей указывают на SEM.

Чтобы подтвердить эти результаты, мы повторили анализ, используя RSA на основе корреляции, коррелируя матрицу несходства каждой модели отдельно с матрицами нейронного несходства (т. Е. Не используя множественную регрессию). Значения корреляции для каждой модели и каждой рентабельности инвестиций (LOTC / VOTC для всего человека и OC для выборки кресла) были протестированы с помощью дисперсионного анализа 5 (Модель) × 2 (ROI) с моделью (сходство физических форм, воспринимаемое сходство форм, физическая близость, корковый гомункул и семантическое сходство) и ROI (LOTC / VOTC и OC) как внутрисубъектные факторы.Результаты (рис. 5 B ) снова выявили значительное взаимодействие Модель × ROI ( F (4,56) = 46,80; p <0,001), что указывает на то, что модели по-разному связаны со структурами нейронного сходства Рентабельность инвестиций для отдельных лиц и председателей. Post hoc попарно t тесты подтвердили, что в LOTC / VOTC с индивидуальной выборкой модель семантического сходства была значительно больше связана с нейронным сходством, чем другие четыре модели ( t (14) = 3.64, p <0,003, для всех тестов), тогда как в OC с отбором к креслу две модели формы были значительно больше связаны с нейронным сходством, чем остальные модели ( t (14) = 3,56, p <0,003 для всех тестов).

Наконец, чтобы проверить дополнительные области мозга, где нейронное сходство было дифференциально связано с одной из пяти моделей, мы выполнили RSA по всему мозгу, используя подход прожектора (см. Материалы и методы). Для каждой сферы диаметром 9 мм нейронная матрица несходства коррелировала с матрицами несходства, полученными из четырех моделей (рис.2 A ), и эти корреляции были впоследствии противопоставлены. Результаты этих контрастов показаны на рисунке 6. Результаты подтвердили и расширили результаты анализа ROI: контраст между моделью семантического сходства с каждой из других четырех моделей в сочетании ( p <0,01, нескорректировано, для каждой из четырех контрасты; Рис.6 A , Таблица 2) выявили кластеры в левом LOTC (-58, -55, -11) и левом VOTC (-35, -65, -11). Дополнительные скопления наблюдались в лобной и теменной коре (см. Таблицу 2).Подобные кластеры наблюдались, когда модель семантического сходства сравнивалась со средним значением других четырех моделей ( p <0,05, кластер исправлен; рис. 6 B , таблица 2). Контраст между моделью сходства физической формы (форма 1) и каждой из других четырех моделей вместе ( p <0,01, без коррекции) выявил кластеры в задних зрительных областях с обеих сторон (рис. 6 A ). Контраст между воспринимаемой моделью сходства форм (форма 2) и каждой из четырех других моделей вместе ( p <0.01 нескорректированный) выявил небольшой кластер в ретроспленальной коре (RSC). Тестирование контрастов для регионов, отражающих модель физической близости и модель кортикального гомункула, не дало никаких кластеров.

Рисунок 6.

Анализ репрезентативного сходства всего мозга. A , Результаты RSA со случайными эффектами для всего мозга, сопоставление каждой модели с другими четырьмя моделями в сочетании ( p <0,01, без коррекции). B , Результаты RSA для всего мозга со случайными эффектами, сравнение каждой модели со средним значением трех других моделей ( p <0.05, кластер исправлен на множественные сравнения).

Обсуждение

Представление тела в моторной и соматосенсорной коре широко изучено, и организация этих карт тела относительно хорошо охарактеризована. Напротив, принципы, лежащие в основе карт тела в зрительной коре, в значительной степени неизвестны. В настоящем исследовании мы исследовали организацию репрезентаций частей тела в зрительной коре головного мозга путем тестирования и сопоставления нескольких возможных организационных принципов (рис.2). Анализ репрезентативного сходства показал, что структуры нейронного сходства селективных по отношению к человеку регионов VOTC и LOTC были наиболее тесно связаны с моделью семантического сходства. Воспринимаемое сходство форм и физическая близость, но не сходство физических форм и близость гомункулов, объясняют дополнительную дисперсию в данных о нейронном сходстве. В отличие от VOTC и LOTC, структура нейронного сходства OC была наиболее тесно связана с физическими и воспринимаемыми моделями сходства форм.

Из протестированных моделей модель семантического сходства лучше всего объясняла нейронное сходство в латеральном и вентральном ОТС (рис. 4, рис. 5). Однако следует отметить, что ни эта модель, ни все модели вместе взятые полностью не учитывали структуру нейронного сходства. Это говорит о несовершенстве моделей и / или существовании дополнительных организационных принципов, которые мы не рассматривали. Визуальный осмотр результатов MDS и иерархической кластеризации показывает три отдельных кластера в VOTC и LOTC (рис.3): один для частей тела, которые используются в качестве эффекторов (руки, ступни, ноги и руки), один для неэффективных частей тела (грудь и талия) и один для частей лица (верхние и нижние лица). Эта трехсторонняя организация была очень похожа в VOTC и LOTC в обоих полушариях.

Организация трех кластеров (эффекторы, неэффекторы и лица) предполагает организацию, основанную на функциональных свойствах частей тела. Эта основанная на функциях организация частично (хотя и не полностью) была охвачена моделью семантического сходства (рис.2). Модель семантического сходства была основана на частоте совпадения слов частей тела в письменной речи; части тела, которые используются в аналогичных функциональных (противозаконных) текстах, чаще встречаются вместе, например, в предложениях, описывающих действия тела (с участием эффекторов), по сравнению с предложениями, описывающими социальные взаимодействия (с участием лиц). Хотя есть и другие причины, по которым слова частей тела встречаются в текстах, мы интерпретируем общность модели семантического сходства и структуры нейронного сходства как отражение различных функциональных ролей разных частей тела.Например, в то время как позы и движения конечностей важны для выполнения и понимания действий, черты лица (и их конфигурация) имеют основополагающее значение для социальных взаимодействий. Поведенческие данные подтверждают эту интерпретацию, показывая, что семантическое представление человеческого тела в первую очередь организовано функциональными свойствами частей тела (Reed et al., 2004). Репрезентативная структура частей тела в ОТК человека может частично отражать различные вычисления, относящиеся к обработке этих различных типов информации.Например, обработка движения относительно важна для распознавания действий и выполнения действий, в то время как обработка конфигурации относительно важна для распознавания личности.

Кроме того, требования к подключению различаются в зависимости от информационного содержания (Peelen and Caramazza, 2010; Mahon and Caramazza, 2011): информация о частях тела, связанных с действием, актуальна для последующих сетей действий, тогда как социальная информация (например, идентичность) извлекается из Лица должны подключаться к областям мозга, участвующим в социальном познании.Предыдущие исследования действительно предоставили доказательства избирательной функциональной связи между внебиржевыми регионами и доменно-специфическими нисходящими сетями (Mahon et al., 2007; Bracci et al., 2012; Simmons and Martin, 2012). Такие ограничения нисходящей связи были предложены в качестве более общего организационного принципа избирательности категорий в OTC (Mahon and Caramazza, 2011). Действительно, наблюдаемая здесь организация может отражать более широкую организационную структуру ОТК, которая применяется как к объектам, так и к частям тела.Например, объекты, которые используются в качестве эффекторов (например, инструменты), представлены эффекторами рядом с телом в OTC (Bracci et al., 2012; Bracci and Peelen, 2013). Дальнейшая работа, которая сочетает в себе меры по воксельной селективности и «отпечатки пальцев» по ​​воксельной или анатомической связности, могла бы дополнительно проверить эту гипотезу (например, Simmons and Martin, 2012; Saygin et al., 2012).

Целью настоящего исследования было выявить организационную структуру представлений частей тела в ОТК. Этот подход отличается от предыдущих исследований, в которых основное внимание уделялось выявлению общности активации различных не лицевых частей тела по сравнению с элементами управления объектами (Downing et al., 2001, 2007; Weiner and Grill-Spector, 2011). В соответствии с этими отчетами, наше исследование показало, что разные части тела активируют в значительной степени перекрывающиеся области в безрецептурных препаратах по сравнению со стульями (рис. 1). Однако важно то, что наши результаты показали, что в этой области существует последовательная организация ответов, специфичных для отдельных частей тела, что лучше всего объясняется семантическим сходством частей тела.

Наше исследование также отличается от предыдущих исследований, направленных на локализацию ограниченных областей, которые преимущественно реагируют на одну часть тела по сравнению с другими (Schwarzlose et al., 2005; Bracci et al., 2010; Орлов и др., 2010). В отличие от настоящего исследования, эти исследования не пытались выявить организационные принципы, которые могли бы объяснить полученные дифференциальные ответы. Например, Op de Beeck et al. (2010) выявили различные паттерны реакции на руки и туловище, но не проверили, что движет этим различием; все модели, протестированные здесь, предсказали бы это различие (рис. 2). Действительно, текущие результаты помогают интерпретировать предыдущие результаты, выявляя вероятные размеры, которые привели к ранее описанным различиям между руками и туловищем (Op de Beeck et al., 2010), руки и тела без головы (Bracci et al., 2010), а также лицевые и не лицевые части тела (Downing et al., 2001; Peelen, Downing, 2005; Schwarzlose et al., 2005). Из-за различного аналитического подхода наши результаты не противоречат предыдущим сообщениям о фокальных областях, селективных для отдельных частей тела при сравнении друг с другом (Орлов и др., 2010). Например, открытие кластера представлений рук с представлениями других эффекторов в пределах рассматриваемой здесь широкой области ОТС не исключает существования фокальной области, избирательно реагирующей на руки по сравнению с другими частями тела (Bracci et al., 2010). Наши результаты показывают, что такие селективные по частям тела ответы группируются значимым образом, частично отражая семантическое / функциональное сходство.

Текущий подход подчеркивает более крупномасштабную организационную структуру представлений частей тела в ОТК, показывая, что эта организация отражает семантическое / функциональное сходство частей тела. Важно уточнить, что этот вывод относится к организации представлений частей тела в ОТК, а не к репрезентативному содержанию этих представлений.Действительно, обнаружение семантической / функциональной организации не исключает возможности того, что ОТК в первую очередь представляет форму частей тела. Например, функциональная / семантическая кластеризация представлений форм тела может отражать ограничения связи с нисходящими сетями, участвующими в определенных функциях, таких как социальное познание или восприятие / исполнение действий (Bracci et al., 2012).

Интересно, что анализ репрезентативного сходства всего мозга (рис. 6) выявил области за пределами OTC, особенно в теменной и левой лобной коре, в которых нейронное сходство было более сильно связано с семантическим сходством, чем с любой из других моделей.Подобно нашей интерпретации результатов OTC, организация в этих регионах может отражать функциональное сходство частей тела, дифференцируя связанные с действием части тела (эффекторы) и неэффекторы. Это согласуется с ранее описанной сенсомоторной функцией этих регионов (Rizzolatti and Craighero, 2004; Gallivan and Culham, 2015). В самом деле, все больше осознается, что LOTC является частью сети действий вместе с регионами лобной и теменной коры (Lingnau and Downing, 2015).Например, левая область LOTC, реагирующая на руки и инструменты, была функционально связана с левой премоторной корой и левой интрапариетальной бороздой (Bracci et al., 2012), и эти области демонстрировали очень похожий функциональный профиль, связанный с действием, по отношению к объектам и частям тела. (Браччи и Пилен, 2013). В будущих исследованиях можно было бы дополнительно изучить, что движет семантической организацией частей тела в лобной и теменной коре, и как эти области взаимодействуют с представлениями частей тела в OTC во время восприятия и выполнения действий.

В дополнение к кластерам, организованным по семантическому сходству, анализ всего мозга также выявил кластеры в OC, в которых модель сходства физических форм превосходила другие модели, включая модель воспринимаемого сходства форм (рис. 6 A ). Интересно, что область в RSC выборочно следовала воспринимаемому (а не физическому) сходству формы. Однако следует отметить, что эти области не отображались на контрастных картах, скорректированных для множественных сравнений (рис.6 В ). Тем не менее, для будущей работы будет интересно лучше исследовать предполагаемую диссоциацию между представлениями воспринимаемой и физической формы объекта в зрительной коре головного мозга.

В заключение, настоящее исследование показывает, что визуальные параметры, такие как сходство формы и близость сетчатки, не полностью учитывают организацию репрезентаций частей тела в ОТК. Вместо этого репрезентативная структура тела в ОТК, по-видимому, сильно связана с функционально-семантическими свойствами частей тела.Эта организация более тесно связана с той, что наблюдается в лобной и теменной коре, чем с той, что наблюдается в ОК. Мы предполагаем, что эта организация отражает уникальные требования к обработке и взаимодействию, связанные с различными типами информации, которую передают разные части тела.