Metodi per Esplora l'influenza di Top-down processi visivi sul comportamento motorio

Summary

Non è chiaro come i segnali top-down dal flusso visivo ventrale influenzano il movimento. Abbiamo sviluppato un paradigma per testare il comportamento del motore verso un bersaglio su un 3D illusione di profondità inversione. Differenze significative sono riportate in entrambi i movimenti goal-directed intenzionali e le azioni automatiche in condizioni di visualizzazione illusorie e veritiere.

Abstract

Consapevolezza cinestetica è importante per navigare con successo l'ambiente. Quando interagiamo con il nostro ambiente quotidiano, alcuni aspetti del movimento sono deliberatamente previsti, mentre altri si verificano spontaneamente sotto consapevolezza cosciente. La componente intenzionale di questa dicotomia è stata ampiamente studiata in molti contesti, mentre la componente spontanea rimane esplorato sotto-gran parte. Inoltre, come i processi percettivi modulano queste classi di movimento è ancora chiaro. In particolare, una questione attualmente dibattuta è se il sistema visuo-motorio è regolato dalla percezione spaziale prodotta da una illusione ottica o se non è influenzata dalla illusione ed è disciplinato invece dalla percezione veridica. Percetti bistabile come 3D illusioni profondità di inversione (DIIS) forniscono un contesto eccellente per studiare tali interazioni e l'equilibrio, soprattutto quando usato in combinazione con portata da afferrare movimenti. In questo studio, si sviluppa una metodologia che utilizza un DII per clarficare il ruolo dei processi top-down in azione motoria, in particolare esplorando come raggiunge verso un bersaglio con una DII sono interessati a entrambi i domini movimento intenzionali e spontanee.

Introduction

Vision-per-percezione vs Vision-per-azione

Per navigare con successo l'ambiente, informazioni dal sistema visivo è utilizzato per coordinare il movimento umano. Come si seleziona informazioni visive e priorità di influenzare le azioni motorie rimane poco chiaro. Due grandi proiezioni anatomiche derivano dalla corteccia visiva primaria per formare il ventrale ("cosa" o "visione per percezione") percorso, che si estende alla zona temporale, e la dorsale ("dove", o "visione per l'azione") pathway , al lobo parietale ^1-2. Il flusso ventrale è implicato in utilizzando le informazioni visive per i processi percettivi, quali il riconoscimento di oggetti e l'identificazione, mentre il flusso dorsale è pensato di elaborare i segnali in esclusiva per l'orientamento dell'azione e consapevolezza spaziale. La domanda posta è se o non processi top-down dal flusso ventrale forma al modo in cui vengono eseguiti i movimenti.

Il fcaso di studio amous del paziente DF, valutati da Goodale e Milner nel 1992, ha fornito una forte evidenza e il supporto per l'ipotesi di due flussi video, che sostiene che i processi del flusso ventrale e dorsale sono separabili per la percezione e l'azione ^3. In teoria, i segnali bottom-up di parallasse di movimento e di disparità binoculare possono ignorare top-down informazioni percettive come la conoscenza preliminare e la familiarità al fine di orientare con precisione le nostre azioni, suggerendo che la pianificazione del motore è impermeabile al controllo del flusso ventrale. DF, che soffriva di forma visiva agnosia causata da lesioni bilaterali occipitali ventrali, ha mantenuto la capacità di presa preciso verso gli oggetti che lei aveva difficoltà a riconoscere, sostenere la premessa del visual due flussi ipotesi ^3-4. A causa di casi di studio come DF, si è ipotizzato che il funzionale ventrale-dorsale flusso dicotomia esisteva anche in individui sani, non patologiche. Tuttavia, se questi risultati forniscono la prova di un assodivisione liuto di lavoro per la percezione e l'azione in popolazioni neurotypical è stato molto dibattuto negli ultimi venti anni ^5-10.

L'uso di illusioni per immagazzinare percezione e azione

Per verificare l'ipotesi visiva due flussi in soggetti neurotipici, i ricercatori impiegano illusioni visive per studiare come i giudizi percettivi distorta dell'ambiente influenzano le nostre azioni motorie. L'illusione Ebbinghaus / Titchener, per esempio, utilizza un obiettivo disco circondato da dischi più piccoli che sembra essere più grande di un altro disco della stessa dimensione, circondato da cerchi più grandi; ciò è dovuto ad un effetto taglia-contrasto ^11. Quando i partecipanti arrivano a cogliere l'obiettivo del disco, se l'ipotesi di due corsi d'acqua è vero, allora l'apertura presa della mano afferra al bersaglio fisso lascia impregiudicata l'illusione, causando il partecipante ad agire sulla vera geometria del disco di destinazione piuttosto che contare su errata taglia Stima percettivoAtes. Aglioti et al. in relazione realtà questo comportamento, il ragionamento che i processi visivi separati regolano le azioni qualificati e percezione cosciente ^11. Al contrario, altri gruppi hanno contestato questi risultati, non trovando dissociazione tra i processi di percezione e azione quando si controlla attentamente la corrispondenza dei compiti percettivi e afferrare, proponendo una integrazione di informazioni via visiva, piuttosto che una separazione ^12. Nonostante diversi studi di follow-up condotti per convalidare o confutare l'ipotesi di due flussi video utilizzando l'illusione Ebbinghaus, ci sono pezzi concorrenti di prove per sostenere entrambi i lati della questione ^13.

Per esplorare ulteriormente l'influenza della percezione visiva sui processi di azione, sono anche stati utilizzati 3D illusioni profondità di inversione (DII). DIIS producono il movimento illusorio e l'inversione profondità percepita delle scene in cui gli angoli concavi fisicamente sono percepiti come convesso e viceversa ^14. The HollowFaccia illusione è un esempio di un DII che genera la percezione di una normale, faccia convessa anche se lo stimolo è fisicamente concava, implicando il ruolo di influenze top-down come la conoscenza preventiva e polarizzazione convessità di suscitare la percezione illusorio ^15-16. Nonostante gli sforzi per caratterizzare il comportamento del motore al raggiungimento verso obiettivi sulla Hollow Illusion faccia, prova rimane equivoca: uno studio riporta un effetto sulla potenza motore ^17, mentre un altro non lo fa ^18. Questi studi si basano sul confronto tra stime di profondità percettive all'endpoint calcoli di distanza del relativo mano per obiettivi situati sulla Hollow Illusion volto. Risultati contrastanti su azioni eseguite su questo tipo di stimoli possono essere il risultato di variazioni nei metodi utilizzati dai ricercatori. Perché il modo in cui viene utilizzato le informazioni ventrale e dorsale flusso è ancora a discutere, questa polemica scintille la necessità di uno stimolo più robusto, con ulteriori misure avanzate di behavio motorer.

Questo è precisamente il motivo per cui una tecnica è stata sviluppata utilizzando stimoli reverse-prospettiche, comunemente indicato come "reverspectives", che costituiscono un'altra classe di DIIS ^14. Spunti prospettiva lineare che sono dipinti su superfici piane tratti 3D producono concorrenza tra la geometria fisica dello stimolo e la scena dipinta reale. Segnali sensoriali guidate dai dati, come ad esempio la disparità binoculare e parallasse di movimento favoriscono la percezione veridica della geometria fisica, mentre la familiarità basato sull'esperienza con la prospettiva favorisce la percezione della profondità inversione (Figura 1). Il vantaggio del reverspective è che permette per il posizionamento di un bersaglio su una superficie stimolo cui percepito orientamento spaziale con l'illusione differisce di circa 90 gradi rispetto all'orientamento fisico (figure 1e e 1f). Questa differenza enorme facilita notevolmente testare se portata-per-afferrare i movimenti sono o non sono influenzato dall'illusione. Questa nozione è la chiave per esplorare o meno azioni motorie eseguite sul reverspective sono influenzati da influenze top-down dal flusso ventrale.

Classi di movimento nei modelli percezione-azione

Se diverse strategie motorie sono impiegate sotto percezioni illusorie e veritiere quando afferra verso un bersaglio su uno stimolo reverspective, allora può essere facilmente monitorati studiando la curvatura dell'approccio della mano. Inoltre, l'analisi di dall'iniziazione del movimento goal-directed l'intero movimento dispiegarsi al spontaneo, retrazione automatica della mano al suo stato di riposo può infatti bypass eventuali carenze riscontrate nei metodi passati di test per influenza percettiva in uscita del motore. Recenti studi evidenziano l'importanza di studiare l'equilibrio tra queste due classi di movimento così come l'uso dei segmenti spontanee dai sistemi nervosi per Contro predittiva e preventival ^19-21,23-24. La classe è stata statisticamente definita di movimenti spontanei-automatico fornisce nuove metriche e le caratteristiche che risultano essere cruciale come quelle goal-directed sono stati finora per tenere traccia delle modifiche sensoriali-motorie e di quantificare gli aspetti sottili di comportamenti naturali.

A nostra conoscenza, ricerca esistente sull'ipotesi di due flussi video si concentra solo sugli atti goal-directed, ignorando in tal modo gli eventuali effetti sui movimenti di transizione automatici che sono componenti significativi per il completamento del ciclo di azione visuomotorio. L'accento deve quindi essere posto sull'importanza dei movimenti automatici, al fine di cogliere appieno entrambe le modalità di comportamento motorio nel presente paradigma di chiarire le questioni riguardanti i modelli di percezione-azione visiva. Qui i metodi sono stati sviluppati per indagare il ruolo della segnalazione top-down nel flusso ventrale visivo sul modulazione comportamento motorio in, dominio un'azione deliberata goal-directed in collaborazione con spontanea, di transitomovimenti ionale con un robusto DII stimolo reverse-prospettiva.

Fondamento logico

Si ipotizza che, se i processi visivi top-down influenzano il sistema sensoriale-motorio, traiettorie pieno movimento verso l'obiettivo incorporato nella scena inversa prospettiva 3D sotto la percezione illusoria sarà diverso dall'approccio bersaglio suscitato dalla percezione veridica (figure 1e e 1f). Inoltre, poiché la percezione illusoria dello stimolo reverspective è molto simile a quella ottenuta con un corretto ("forzato") stimolo prospettiva, infiltrazione eseguita verso un obiettivo incorporato di un reverspective dovrebbero essere simili in caratteristiche a raggiunge svolte sotto l'influenza del illusione sullo stimolo reverspective (Figure 1 quater e 1 septies).

Se il top-down influenze visive non influenzano la traiettoria di movimento, allora si ipotizza che raggiunge fatta under la percezione illusoria si presentano le stesse caratteristiche raggiunge effettuati nell'ambito della percezione veridica sullo stimolo reverspective (Figura 1e). In altre parole, raggiunge percezione sia illusorie e veridiche sarebbero simili in natura, in modo che entrambi i percorsi di traiettoria avanti agirebbero sulla vera geometria dello stimolo. Come effetti osservati in avanti raggiungono tradurre nella ritrazione automatica della mano è sconosciuto. Con l'ausilio di un'analisi completa del motore, puntiamo a migliorare la nostra comprensione di azione e percezione passanti per chiarire le questioni esistenti a portata di mano.

Protocol

1. Costruire la Apparato stimolo Costruire una piattaforma mobile su un binario di scorrimento. Ogni stimolo verrà disposto sulla piattaforma mobile a seconda del tipo di processo richiesto. Fissare la traccia su un tavolo ad una altezza adeguata che permette la piattaforma stimolo sia a livello degli occhi con il partecipante di essere seduti davanti al tavolo. Collegare un meccanismo a molla scomparsa alla piattaforma stimolo. Collegare l'ingresso al meccanismo a molla di un circuit…

Representative Results

1. Mano Traiettorie Path I risultati sono mostrati per Rappresentante Oggetto VT. Lambda Statistica test del Wilk consente la riduzione dei nostri dati spaziali tridimensionali in un valore scalare dall'uso di determinanti. Statistica lambda del Wilk utilizza il test del rapporto di verosimiglianza , In cui la somma 'all'interno' di piazze e prodotti forma matriciale E, e la somma …

Discussion

I nostri metodi forniscono una piattaforma per testare la validità dei modelli percezione-azione analizzando tutto lo svolgimento del movimento in relazione al compito sperimentale. Il paradigma può essere modificato per testare altri tipi di stimoli visivi di ampliare questo settore di ricerca. Ad esempio, altri DIIS 3D può essere provato con l'apparecchio per vedere come le interazioni tra processi top-down e bottom-up si traducono in vari stimoli. I metodi possono inoltre essere calibrate per testare popolazio…

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