طريقة التصور للالانجراف التحفيز على 2D الطائرة عن طريق آلة دعم المتجهات

Summary

توضح هذه المقالة طريقة جديدة لتقدير الانجراف التحفيز على متن طائرة 2D باستخدام وهم مرآة والجمع بين إجراء نفسي وبدني مع التحليل باستخدام آلة التعلم.

Abstract

Proprioceptive drift, which is a perceptual shift in body-part position from the unseen real body to a visible body-like image, has been measured as the behavioral correlate for the sense of ownership. Previously, the estimation of proprioceptive drift was limited to one spatial dimension, such as height, width, or depth. As the hand can move freely in 3D, measuring proprioceptive drift in only one dimension is not sufficient for the estimation of the drift in real life situations. In this article, we provide a novel method to estimate proprioceptive drift on a 2D plane using the mirror illusion by combining an objective behavioral measurement (hand position tracking) and subjective, phenomenological assessment (subjective assessment of hand position and questionnaire) with a sophisticated machine learning approach. This technique permits not only an investigation of the underlying mechanisms of the sense of ownership and agency but also assists in the rehabilitation of a missing or paralyzed limb and in the design rules of real-time control systems with a self-body-like usability, in which the operator controls the system as if it were part of his/her own body.

Introduction

في السنوات الأخيرة، والبحث عن معنى أو خبرة من الجسم عن النفس، وهذا هو، جسد واحد نفسه، زاد في سياق تجسيد. يشير تجسيد لفكرة أو مفهوم وجود هيئة فعلية أو ظاهرية التي يمكن أن تتفاعل مع البيئة، مثل الوصول، واستيعاب، واللمس. على سبيل المثال، يمكن للانسان لمس شيء أو إنسان آخر المتمركزة في البيئة عن طريق تحريك أجسامهن، في هذه الحالة الذراع الخاصة بهم واليد. في الوقت الحاضر، وهذا التفاعل أو التواصل لا يقتصر على استخدام جسد واحد الطبيعية الخاصة. بسبب الاختراعات وتطوير الروبوتات أو الآلهة والإنسان مثل في العالم الافتراضي، وجسم الإنسان الطبيعي يمكن أن تكون بديلا من قبل هيئة الاصطناعي، مثل الروبوت، والتحكم في الروبوت عن بعد، بدلة الكهربائية، أو الآلهة، رسومات الحاسوب في الواقع الافتراضي. على سبيل المثال، طور الباحثون الروبوت الذي يستطيع المشغل "فهم" كائن توضع أمام الروبوت عبر جسمها الميكانيكية، حتى لو كان روبويوضع ر بعيدا عن ^1،2 وضع الجسم المشغل. وعلى غرار هذا المثال، إذا كان الإنسان يمكن أن تؤدي هذا العمل عن طريق الجسم الصناعي، الهيئة التي سيجري إسناد الجسم الذاتي المشغل؟

يمكن أن نجد بسهولة موضوعات تتعلق هذه المناقشة على إسناد أو الإسقاط من "الأنا" من وجهة نظرنا الجسم الطبيعية الخاصة ل، الجسم الصناعي غير اللحم والعظم. وأحد الأمثلة يمكن العثور عليها في المجال الطبي. على سبيل المثال، في مجال التأهيل الطبي، ويجري استكشاف العلاجات التي "خدعة" إحساس الجسم الذاتي المريض يستخدم المرايا للحد من الألم وتحسين وظيفة الحركة من أحد أطرافه مفقودة أو مشلولة، ودعا العلاج مرآة ^3-6. في هذا العلاج، يمكن للصورة معكوسة من جزء من الجسم تتأثر أو أطرافهم تضليل دماغ المريض إلى الاعتقاد بأن الطرف مفقود أو مشلولة يتوافق مع واحد عرض في المرآة ويؤدي إلى الشعور بأنه لا يزال في ذلكالصورة حالة السابقة (أي قبل وقوع الحادث). فإنه لا يزال قيد المناقشة كيف يؤثر هذا الوهم مرونة الدماغ المتعلقة تمثيل الجسم. وبالإضافة إلى هذا النوع من النقاش حول الجسم الطبيعي لدينا، يمكننا أن نجد مناقشات مماثلة على تجسيد، لا سيما من المسائل المتعلقة بالتصميم تفاعل الإنسان والنظام في مجال الهندسة. الشعور الذاتي للهيئة مصطنعة أو الظاهري وقد تم التحقيق أيضا في سياق التواجد عن بعد واجهة الدماغ والآلة، واجهة الدماغ والحاسوب ^1،2،7-9. وذكر بعض الباحثين أن الروبوت الشبيهة بالبشر، والتي يمكن نقل الإحساس عن طريق اللمس من يد الروبوت لجهة المشغل، ويمكن التقاط المعنى المشغل من الجسم الذاتية لالروبوت، وكذلك الشعور يجري في المكان الذي يوجد فيه الروبوت يتوضع بدلا من حيث المشغل موجود في الواقع، ودعا التلفزيون وجود ^1. باحثون آخرون أن تجسد الآلهة افتراضية تعكس حركات الجسم المشغل قويةلاي ينقل الإحساس المشغل من الجسم الذاتية من الجسم المشغل الخاص للجسم الظاهري ^9. وتشير هذه النتائج كيف يمكن للمستخدمين مشروع شعورهم الجسم الذاتية إلى هيئة الاصطناعي، مثل الروبوت، والتحكم في الروبوت عن بعد، بدلة الكهربائية، أو الآلهة، رسومات الحاسوب في الواقع الافتراضي، حتى لو كان الجسم الصناعي غير متصل مباشرة إلى بهم الدماغ والجسم.

البحوث العلمية الأساسية في هذا النوع من إحساس الجسم الذاتية لغير اللحم والدم، فحص الأشياء الاصطناعية مثل جسم آليات الدماغ الأساسية لتجربة الهيئة الذاتي باستخدام وهم المطاط اليد (RHI) ^10-13 ومرآة وهم (MI) ^14-16 في المجالات الطبية والهندسية وكذلك في علم النفس البدني والعصبي. وRHI هو الإحساس بأن اليد المطاطية ينتمي الى جسد واحد نفسه وأثار بضرب وقت واحد يد المطاط وضوحا وجهة حجب المشارك. في MI، من ناحية معهد العالم العربيجنرال الكتريك في مرآة المتمركزة على طول محور السهمي النصفي بصريا يلتقط موقف المشارك ينظر من الجانب المعاكس الغيب. وعلاوة على ذلك، حركات وقت واحد من ناحية تعكس والغيب تثير الإحساس القوي كما لو كانت صورة يد ينعكس الجانب المعاكس الغيب. ووفقا للبحث في هذه الأوهام، والاتساق بين المعلومات المتعدد الوسائط والتنبؤ وردود الفعل الحسية عن حركات الجسم ويبدو أن تلعب دورا هاما للحكم إسناد الجسم الذاتية. وبالتالي، يمكن لهذه الأوهام اثنين يكون دليلا وأدوات بسيطة ولكنها قوية للعلماء للتحقيق في آليات الدماغ الكامنة وراء الإحساس لدينا من تعرضك للخداع أو الاعتقاد بأن بعض وجوه الاصطناعي أو صورة يمكن أن يكون ذاتيا الخاصة بنا جزء من الجسم، والتي لدينا إحساس الجسم الذاتية لا ليس من الضروري أن تكون مرتبطة إلى جسدنا المادي الطبيعي.

في كل هذه الدراسات المذكورة أعلاه، وقد استند النقاش حول مفهوم consisti "الأنا"نانوغرام من نوعين من الإحساس الذي اقترحه الفيلسوف غالاغر ^17: الشعور بالملكية وشعور بالقوة. ويشير الشعور بالملكية إلى الإحساس بأن جزء من الجسم ملاحظتها المرء. بمعنى كالة يتوافق مع الإحساس بأن حركة الجسم هي التي يسببها ذاتيا. وتعرف هذه الأحاسيس هما الذات الحد الأدنى، وهذا هو، بالمعنى المباشر للذات ^16. ووفقا لهذا المفهوم، وإسناد "المصير" للهيئات الطبيعية، التالفة، الظاهري، والميكانيكية يمكن تقييمها من قبل نفس المؤشرات: الشعور بالملكية وكالة. من أجل استخدام هذا الإحساس لتقييم علمي، فإن السؤال المطروح هو كيفية قياس الشعور بالملكية وكالة بقوة. حاليا، تقدير الشعور بالملكية وكالة يعتمد أساسا على الاستبيانات، التي اقترحتها أصلا Botvinick ^9. بالإضافة إلى استبيانات، يمكننا محاولة قياسها بطرق الكمية. على سبيل المثال، يخدع الجلدوقد استخدمت استجابة ductance (SCR) بمثابة مؤشر الفسيولوجي للملكية في الحالات التي يتم فيها قطع اليد المطاط فجأة سكينا ^18. ويتم احتساب SCR عن طريق قياس الخصائص الكهربائية للجلد، وهو مؤشر حساس وصالحة لمدة ¹⁹ الاستثارة. منذ يتم تطبيق هذه الطريقة عادة للمحاكمات واحدة لكل مشارك، وقياس SCR ليس مناسب ليكون بمثابة مؤشر البدني خلال التجارب علم النفس البدني التي تتطلب القياسات المتكررة ضمن المشاركين. واحد من المؤشرات السلوكية الأكثر نجاحا للإحساس بالملكية هو الانجراف المخصوص. الانجراف المخصوص هو تغيير في موقف ينظر إليه من ناحية الحقيقية الغيب نحو موقف كائن يشبه اليد، مثل البدلة المصنوعة من المطاط أو رسومات الحاسوب ^10-13. وبما أن هذا التغيير يمكن أن تقدر بشكل متكرر وبقوة عن طريق قياس المسافة بين اليد الحقيقية الغيب والصورة المرئية من جهة، والانجراف المخصوص طسا مؤشر المادي مناسبة للقياسات النفسية. ومع ذلك، يحتاج هذا الاستخدام إلى إجراء تقييم دقيق، لأن المناقشات الأخيرة شكك الانجراف المخصوص يمكن دائما أن تستخدم مؤشر السلوكي للملكية ^12.

عادة، يتم قياس الانحراف المخصوص في واحد فقط من ثلاثة اتجاهات، مثل ارتفاع أو عرض أو عمق. ونادرا ما تم قياس الانحراف المخصوص في اتجاهات متعددة نظرا لصعوبة تقدير وتصور البيانات متعددة الأبعاد. هذا القيد المترولوجية ليست حرجة للبحوث الأساسية استكشاف الآليات التي تعالج المعلومات متعددة الحواس، لأن الظروف التجريبية يمكن أن تكون مصممة بسهولة والتحكم للحد من أبعاد قياس. ومع ذلك، في الحياة اليومية، وأيدينا التحرك بحرية في 3D لمتابعة نوايانا. في هذه الحالة، فإنه من الصعب وغير كافية لقياس سلوك المشاركين مع الاستبيانات التي بشدة حركة الحدود ونقاط البيعitions اليدين. وهكذا، والنظر في التطبيقات المحتملة للالشعور بالملكية وكالة في الهندسة وإعادة التأهيل، وهو القياس الذي يشمل عدة اتجاهات ويسمح هناك حاجة إلى حركة الحرية في تقييم العلاقة المكانية بين ردود الفعل البصري والتحفيز في مواقف الحياة اليومية. إذا كان هذا القياس ممكن، فإنه يمكن الاستفادة من المسافة المقاسة بين أيدي حقيقية ويحتفل به بوصفه المبدأ التوجيهي للشعور الجسم الذاتية. هذا لا يمكن أن تصبح فقط مؤشرا للتقدم التأهيل ولكن أيضا معيارا لالمكانية تعويض بين الهدف التلاعب في عرض وجهة التشغيل. يبقى السؤال عن كيفية هذا القياس يمكن تنفيذها بشكل صحيح وفعال.

لمعالجة هذه المسألة، ونحن نقدم طريقة جديدة لتقدير الانجراف المخصوص، والتي تتطابق مع التحول من موقف اليد الحقيقية الغيب المشارك إلى أن من تشبه يد واضحة على سbject، على متن طائرة 2D باستخدام وهم مرآة من خلال الجمع بين إجراء نفسي وبدني والتحليل باستخدام آلة التعلم. مقارنة يد المطاط، وصورة اليد في المرآة يلتقط بقوة موقف المشارك ينظر اليد الحقيقية الغيب. وعلاوة على ذلك، صورة معكوسة يعكس على الفور حركات اليد الطوعية لوضع اليد. وهكذا، تم اختيار صورة طبق الأصل وردود الفعل البصري من جهة المشارك. وبالإضافة إلى ذلك، لقياس الانحراف المخصوص مشابهة لمواقف الحياة اليومية، وضع المشاركون على اليد الخفية للمحاكمة من قبل المحاكمة في إرادتهم، وزاد عدد من المحاكمات. على الرغم من أن أي مجموعة من الاتجاهات يمكن أن تستخدم، تم اختيار مجموعة من الارتفاع والعمق نظرا لسهولة من وضع المرآة عموديا. للتحقق الاتساق بين موقفنا وسيلة والأبحاث السابقة ^13، تم تنفيذ شرطين البصرية: مع وبدون ملاحظات مرئية. في حالة مع ردود الفعل البصري، ومرآة ثكما المتمركزة على طول الطائرة السهمي النصفي لخلق صورة تعكس من اليد اليسرى، كما لو كان ينظر إليه على أنه اليد اليمنى. في حالة دون ملاحظات مرئية، تم استخدام السبورة ماتي لإخفاء اليد اليمنى الحقيقية المشارك. قمنا بتقييم فعالية هذه طريقة جديدة من خلال مقارنة النتائج لتلك التي حصلت مع استبيان على الشعور بالملكية وكالة.

Protocol

تمت الموافقة على جميع جوانب التجربة من قبل اللجنة الأخلاقية من معهد طوكيو للتكنولوجيا. 1. إعداد التجريبية المواد والإعداد لقياس الانجراف المخصوص. <li style=";text-align:right;directi…

Representative Results

يتم عرض نتائج ممثلة من دراسة سابقة لتوضيح طريقة (16). الشكل 3A يدل على أن أشكال المنطقة حيث المشارك لا يمكن الكشف عن المكانية تعويض بين موقف اليد اليسرى واليمنى اختلفت بين الظروف مع (مرآة) ودون (السبورة) البصرية التغذية الراجعة ويبين …

Discussion

ونحن لشرح طريقة لتقدير الانجراف المخصوص في طائرة 2D خلال الوهم مرآة باستخدام SVM ومقارنة النتيجة مع الردود على الاستبيان عن الشعور بالملكية وكالة. وكشفت هذه الطريقة رواية أن المطلوب تعويض بين ردود الفعل البصري والتحفيز للحفاظ على الانجراف المخصوص هو ما يقرب من 10 سم وأ?…

Materials

Acric mirror
Matte blackboard
custom-made stand			e.g. wood pole or PVC(poly vinyl chloride) pipe
Chair
Foot pedal	P.I. Engineering	Classic X-keys USB, and PS/2 Foot Pedals	Other response device can be avaliable.
Position sensor	CyVerse	SLC-C02	Other position sensor can be avaliable.
Custom-made retroreflectivemarker			The marker provided by the motion capture vendor can be available.
Noise canselling head phone	bose	Quiet Comfort 3	Other head phone can be avaliable.
PC	Mouse computer	NG-N-i300GA	Other PC can be available.