Métodos para pesquisar a influência de cima para baixo processos visuais em Comportamento Motor

Summary

Não está claro como os sinais de cima para baixo a partir do corrente visual ventral afetar o movimento. Nós desenvolvemos um paradigma para testar o comportamento do motor para um alvo em uma ilusão inversão profundidade 3D. As diferenças significativas são relatadas em ambos, movimentos deliberados dirigidas a objetivos e ações automáticas sob condições de visualização ilusórias e verídicas.

Abstract

Atenção cinestésica é importante para navegar com sucesso no ambiente. Quando nos relacionamos com nosso ambiente diário, alguns aspectos do movimento são deliberadamente planejado, enquanto outras ocorrem espontaneamente abaixo da consciência. O componente deliberada dessa dicotomia tem sido extensivamente estudada em vários contextos, enquanto a componente espontânea permanece largamente sub-exploradas. Além disso, como os processos perceptivos modular essas classes de movimento ainda não está claro. Em particular, a questão atualmente debatida é se o sistema visuomotor é governada pela percepção espacial produzida por uma ilusão visual, ou se ele não é afetado pela ilusão e rege-se não por a percepção verídica. Percepts biestável como 3D ilusões inversão profundidade (DIIS) fornecem um contexto excelente para estudar essas interações e equilíbrio, especialmente quando usado em combinação com movimentos alcance-a-alcance. Neste estudo, a metodologia é desenvolvido que utiliza um DII para clarify o papel dos processos de cima para baixo na ação motora, principalmente explorando como chegar em direção a um alvo em uma DII são afetados em ambos os domínios movimento deliberado e espontâneas.

Introduction

Vision-para-Percepção vs Visão para-Ação

Para navegar com sucesso o ambiente, a informação do sistema visual é utilizado para ajudar a coordenar o movimento humano. Como a informação visual é selecionado e priorizado para influenciar ações motoras permanece obscuro. Duas projeções anatômicas importantes surgem a partir do córtex visual primário para formar o ventral ("o que", ou "visão de percepção") caminho, estendendo-se até a região temporal, eo dorsal ("onde", ou "visão para a ação") via , para o lobo parietal ^1-2. O fluxo ventral está implicado na utilização de informação visual para os processos perceptivos, tais como reconhecimento de objetos e de identificação, ao passo que o fluxo dorsal é pensado para processar sinais exclusivamente para orientação de ação e percepção espacial. A pergunta é se ou não processos de cima para baixo a partir do fluxo ventral moldar a forma em que os movimentos são executados.

O festudo de caso de paciente amous DF, avaliada pela Goodale e Milner em 1992, forneceu evidência forte e apoio à visuais hipótese de dois córregos, que afirma que os processos de fluxo ventral e dorsal são separáveis ​​para a percepção e ação ^3. Em teoria, os sinais de baixo para cima de paralaxe de movimento e disparidade binocular pode substituir top-down informação perceptual, como o conhecimento prévio e familiaridade, a fim de orientar com precisão as nossas ações, sugerindo que o planejamento motor é impermeável ao controle de fluxo ventral. DF, que sofria de forma agnosia visual causada por lesões occipitais bilaterais ventral, manteve a capacidade de preensão exata em direção aos objetos que ela tinha dificuldade em reconhecer, apoiar a premissa do visual hipótese de dois córregos ^3-4. Por causa de estudos de casos, como DF, assumiu-se que a dicotomia fluxo ventral-dorsal funcional também existiu em indivíduos saudáveis ​​não patológicas. No entanto, se esses resultados fornecem evidência de um absodivisão alaúde do trabalho para a percepção e ação em populações neurotypical foi muito debatido ao longo dos últimos vinte anos, ^5-10.

O Uso das Ilusões segregar percepção e ação

Para testar a hipótese visuais de dois córregos em indivíduos neurotypical, os pesquisadores empregam ilusões visuais para investigar como juízos perceptivos distorcidas do ambiente afetam nossas ações motoras. A ilusão de Ebbinghaus / Titchener, por exemplo, utiliza um alvo de disco rodeado por discos menores que parece ser maior do que o outro disco do mesmo tamanho rodeado por círculos maiores; isto é devido a um efeito de tamanho de contraste ^11. Quando os participantes chegar a compreender o destino de disco, se a hipótese de dois fluxos é verdade, então a abertura aperto da mão agarrando o alvo disco não seria afetado pela ilusão, fazendo com que o participante para atuar sobre a verdadeira geometria do disco alvo em vez de confiar em tamanho incorreto estim perceptualates. Aglioti et al. no relatório de fato esse comportamento, raciocínio que os processos visuais separados governam as ações qualificados e percepção consciente ^11. Por outro lado, outros grupos contestaram estes resultados, não encontrando a dissociação entre os processos de percepção e ação quando controlando cuidadosamente a adequação das tarefas de percepção e de apreensão, propondo uma integração de informações de fluxo visual ao invés de separação ^12. Apesar de vários estudos de acompanhamento realizados para validar ou refutar a hipótese de dois córregos visual usando a ilusão de Ebbinghaus, há peças concorrentes de evidência para apoiar ambos os lados do argumento ^13.

Para explorar ainda mais a influência da percepção visual em processos de ação, também têm sido utilizados 3D ilusões inversão profundidade (DII). Diis produzir movimento ilusório e reversão profundidade percebida de cenas em que os ângulos fisicamente côncavas são percebidos como convexa e vice-versa ^14. The HollowIlusão de rosto é um exemplo de uma DII que gera a percepção de um cara normal, convexo, embora o estímulo é fisicamente côncavo, implicando o papel das influências de cima para baixo, como o conhecimento prévio e preconceito convexidade para provocar a percepção ilusória ^15-16. Apesar dos esforços para caracterizar o comportamento motor no alcance no sentido de objectivos no oco da ilusão de face, a evidência permanece ambígua: um estudo relata um efeito sobre a saída do motor ¹⁷ enquanto outro não ^18. Estes estudos dependem de comparação de estimativas de profundidade de percepção até ao ponto final cálculos de distância de mão em relação a alvos localizados no Oco Ilusão de Rosto. Resultados conflitantes sobre as ações realizadas sobre este tipo de estímulos pode ser um resultado das variações nos métodos utilizados pelos pesquisadores. Porque a forma como a informação ventral e dorsal fluxo é utilizada ainda está a debater, esta controvérsia provoca a necessidade de um estímulo mais robusto, com medidas avançadas adicionais de behavio motorar.

Este é precisamente por isso que a técnica foi desenvolvida utilizando estímulos reversa perspectiva, comumente referido como "reverspectives", que formam outra classe de Diis ^14. Sugestões perspectiva linear que são pintados em superfícies planas por partes 3D produzir competição entre a geometria física do estímulo e da cena pintada real. Sinais sensoriais orientados por dados, tais como a disparidade binocular e movimento paralaxe favorecem a percepção verídica da geometria física, enquanto baseada na experiência familiaridade com perspectiva favorece a percepção de profundidade de inversão (Figura 1). A vantagem do reverspective é que ele permite a colocação de um alvo numa superfície estímulo cujo percebida orientação espacial sob a ilusão difere em cerca de 90 graus a partir da sua orientação física (figuras 1e e 1f). Esta enorme diferença facilita muito o teste se os movimentos alcance-de-agarramento são ou não são influenciados pela ilusão. Esta noção é fundamental para explorar ou não ações motoras realizadas no reverspective são afetados por influências de cima para baixo a partir do fluxo ventral.

Classes de Movimento em Modelos de percepção-ação

Se diferentes estratégias motoras são empregados sob percepções ilusórias e verídicas quando pegar em direção a um alvo em um estímulo reverspective, então ele pode ser facilmente rastreados por estudar a curvatura da abordagem da mão. Além disso, uma análise de todo o movimento de desdobramento desde o início do movimento de meta-dirigida para a retração espontânea, automática da mão de volta para seu estado de repouso pode ser de fato ignorar quaisquer deficiências encontradas nos métodos antigos de testes para a influência da percepção na saída do motor. Estudos recentes destacam a importância de se estudar o equilíbrio entre estas duas classes de circulação, bem como a utilização dos segmentos espontâneas pelos sistemas nervosos para contro preditivo e antecipatórial ^19-21,23-24. A classe recém estatisticamente definido de movimentos espontâneos-automática fornece novas métricas e recursos que acabam por ser tão crucial quanto as dirigidas a objetivos têm sido, até agora, para controlar as alterações sensório-motoras e quantificar aspectos sutis de comportamentos naturais.

Para o nosso conhecimento, a pesquisa existente sobre a hipótese de dois córregos visual só se concentra em atos dirigidos a objetivos, ignorando, assim, os efeitos sobre os movimentos de transição automáticos que são componentes importantes para completar o ciclo de ação visuomotor. A ênfase, portanto, deve ser colocado sobre a importância dos movimentos automáticos, a fim de capturar totalmente ambos os modos de comportamento motor no presente paradigma para esclarecer questões sobre modelos de percepção-ação visuais. Aqui métodos são desenvolvidos para investigar o papel da sinalização de cima para baixo na corrente ventral visual na modulação do comportamento motor no, domínio de ação dirigida a objetivos deliberada em conjunto com o espontâneo, o trânsitomovimentos ional usando um robusto DII reversa perspectiva de estímulo.

Análise racional

A hipótese é que, se os processos visuais de cima para baixo influenciar o sistema sensório-motor, as trajetórias de movimento completo em direção ao alvo incorporado na cena reversa perspectiva 3D sob a percepção ilusória será diferente da abordagem alvo provocada pela percepção verídica (Figuras 1e e 1f). Além disso, uma vez que a percepção ilusória do estímulo reverspective é muito similar ao obtido por uma adequada ("forçado") perspectiva estímulo, atinge realizada para um alvo incorporado no reverspective deve, portanto, ser semelhante em características ao atinge realizados sob a influência do ilusão sobre o estímulo reverspective (Figuras 1c e 1f).

Se influências visuais de cima para baixo não afetam a trajetória de movimento, em seguida, é a hipótese de que alcança feito under a percepção ilusória seria apresentar as mesmas características que alcances realizados sob a percepção verídica sobre o estímulo reverspective (Figura 1e). Em outras palavras, atinge Percept tanto ilusórios e veridical seria semelhante na natureza, de tal modo que os dois caminhos de trajectória para a frente poderia actuar sobre o verdadeiro geometria do estímulo. Como efeitos observados no alcance dianteiro traduzir na retração automática da mão é desconhecida. Empregando uma análise completa do motor, pretendemos avançar nossa compreensão da ação e da percepção loops para esclarecer as questões existentes na mão.

Protocol

1. Construindo o Aparelho de estímulo Construir uma plataforma móvel em uma faixa de deslizamento. Cada estímulo irá ser colocado sobre a plataforma móvel de acordo com o tipo de ensaio chamado para. Prenda o trilho sobre uma mesa a uma altura adequada que permita a plataforma de estímulo a ser ao nível dos olhos com o participante para se sentar em frente à mesa. Anexar um mecanismo de mola retrátil para a plataforma de estímulo. Ligar a entrada para o mecanismo de mola para uma…

Representative Results

1. Mão Trajetórias de Caminho Os resultados são apresentados para representativas Objecto VT. Lambda teste estatístico do Wilk permite a redução dos nossos dados espaciais tridimensionais para um valor escalar pelo uso de determinantes. Lambda estatística do Wilk usa o teste da razão de verossimilhança , Em que a soma "dentro" de quadrados e produtos formar matriz E, ea soma &#3…

Discussion

Os nossos métodos de fornecer uma plataforma para testar a validade de modelos de percepção-ação através da análise de todo o desenrolar do movimento em relação à tarefa experimental. O paradigma pode ser modificado para testar outros tipos de estímulos visuais para ampliar essa área de pesquisa. Por exemplo, outro Diis 3D podem ser testados no aparelho para ver como as interações entre processos top-down e bottom-up traduzir a vários estímulos. Os métodos também podem ser adaptados para testar popula?…

Materials

Laboratory bench
Slidable Track with Retractable Spring			built in-house
Retractable Spring
Adjustable Lamps
Switch Box
Circuit Board
Arduino	Smart Projects, Italy
MATLAB	The MathWorks Inc., Natick, MA, USA
Randot-dot Stereo Test
Reverse-Perspective Stimulus			built in-house
Proper-Perspective Stimulus			built in-house
Training Stimuli			built in-house
Polhemus Motion Capture System	Liberty, Colchester, VT, USA
The Motion Monitor Motion-Tracking Software	Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL
Sport Sweatbands
De-Focusing Lens