振動触覚フィードバックを用いた物体移動時の不適合視覚触覚刺激の適用
Summary
我々は、オブジェクト転送タスク中に不適合の視覚触覚刺激を適用するためのプロトコルを提示する。具体的には、ブロック転送中に、ハンドが非表示の間に実行され、ブロックの仮想プレゼンテーションは、偽ブロックドロップのランダムなオカレンスを示す。このプロトコルは、モータタスクの実行中に振動フィードバックを追加する方法についても説明します。
Abstract
乱れた蝕知のフィードバックを含む不適合感覚信号の適用は、特に振動のフィードバック (VTF) の存在によって、探検されることはめったにない。このプロトコルは不適合視覚触覚刺激に対する応答に VTF の効果を試験することを目的としている。触覚フィードバックは、ブロックをつかんでパーティション全体に移動することによって得られます。視覚的なフィードバックは、モーションキャプチャシステムを使用して取得された移動ブロックのリアルタイムの仮想プレゼンテーションです。合同のフィードバックはブロックの動きの信頼できる提示であり、主題はブロックが把握されていると感じ、それが手のパスと共に動くのを見る。不適合フィードバックは、実際の移動経路からのブロック転送の動きとして表示されるので、実際には依然として被検者によって保持されているときに手から落とされるように見え、それによって触覚フィードバックに矛盾する。20人の被験者 (年齢30.2 ± 16.3) は、彼らの手が隠されている間、16ブロック転送を繰り返しました。これらは VTF と VTF なしで繰り返されました (合計32ブロック転送)。不適合刺激は、各条件での16回の繰り返しの中でランダムに2度提示された (VTF の有無にかかわらず)。各被験者は、VTF の有無にかかわらず、タスクを実行する難しさのレベルを評価するように求められました。VTF の有無にかかわらず、合同および不適合の視覚触覚信号で記録された転送間のハンドパスと期間の長さに統計的に有意な差はなかった。VTF を用いてタスクを実行する知覚困難レベルは、ブロックの正規化された経路長と VTF (r = 0.675, p = 0.002) と有意に相関していた。このセットアップは、不適合視覚触覚刺激を伴う運動機能中の VTF の添加物または還元価値を定量化するために使用されます。考えられる用途は、補綴設計、スマートスポーツウェア、または VTF を組み込んだその他の衣服です。
Introduction
客観的な現実から逸脱した情報を誤って認識するので、幻想は私たちの感覚の限界を悪用ています。私たちの知覚推論は、知覚データの解釈と、曖昧な感覚入力1の存在下での現実の最も信頼できる推定の私たちの脳の計算における私たちの経験に基づいています。
幻想の研究のサブカテゴリーは、不適合感覚シグナルを組み合わせたものです。不適合の感覚シグナルから生じる錯覚は、私たちの脳によって行われる一定の多感覚の統合に由来します。視覚聴覚信号の incongruence に関する多くの研究がありますが、他の感覚のペアでの incongruence はあまり報告されていません。この数のレポートの違いは、視覚聴覚 incongruence を組み込んだセットアップの設計における、よりシンプルさに起因する可能性があります。しかし、他の感覚のペアモダリティに関連する結果を報告する研究は、興味深いものです。例えば、視覚感度2に不適合視覚触覚信号の効果は、視覚と触覚の刺激が空間周波数で一致したシステムを用いて研究された。しかし、触覚および視覚配向は同一 (合同) または直交 (不適合) であった。別の研究では、視覚刺激と触覚を提示する照明パネルを備えた視覚触覚クロスモーダル積分刺激器を用いて、知覚的な運動方向に不適合視覚触覚運動刺激の効果を調べた。刺激物は、皮膚3の任意の運動方向、速度、および圧痕深さを有する触覚運動刺激を提示する。我々は、内部的には、タスクの統計的分布と我々の感覚不確実性の両方を表しており、それらを性能最適化ベイジアンプロセス4と整合した方法で組み合わせることが示唆された。
バーチャルリアリティは、簡単な作業を対象に視覚的なフィードバックを欺く能力を作った。いくつかの研究は、視覚的およびつかさどる情報を misalign するために仮想現実多感覚使用しました。例えば、最近では、子供の体の中で実施形態を誘導するために仮想現実が使用され、子供のような音声ディストーション5の活性化の有無にかかわらず。別の例では、自己運動中の歩行距離の視覚的な提示は延長され、したがって身体ベースのキュー6によって感じられる移動距離と不適合れた。同様のバーチャルリアリティのセットアップは、サイクリング活動7のために設計されました。しかしながら、前述の文献のすべては、不適合信号に加えて、1つの感覚に干渉を結合していなかった。そのような乱れを受けるために触覚を選びました。
私達の蝕知の感覚システムは目的が把握されているかどうかについての直接証拠を提供する。したがって、直接的な視覚的フィードバックが歪められたり、利用できなくなったりすると、オブジェクト操作タスクにおける触覚システムの役割が顕著になることを期待しています。しかし、触覚チャネルも乱れた場合はどうなるでしょうか?これは、個々の8の注意をキャプチャするように、感覚拡張のための振動フィードバック (VTF) を使用しての可能な結果である。今日では、異なるモダリティの拡張フィードバックは、外部ツールとして使用され、私たちの内部感覚フィードバックを強化し、運動学習中、スポーツで、リハビリ設定9でパフォーマンスを改善することを意味します。
不適合視覚触覚刺激の研究は、感覚入力の知覚に関する我々の理解を高めることができる。特に、不適合視覚触覚刺激を伴う運動機能中の VTF の添加剤または還元価値の定量化は、将来の補綴物の設計、スマートスポーツウェア、または VTF を組み込んだその他の衣服を補助することができる。切断者は彼らの residuum の遠位側面で触覚刺激を奪われているので、VTF の毎日の使用は、例えば、把持の知識を伝えるために補綴物に埋め込まれる、彼らが視覚的フィードバックを知覚する方法に影響を与える可能性がある。これらの条件下での知覚のメカニズムの理解は、エンジニアが VTF ユーザーに負の影響を軽減するために完璧な VTF モダリティを可能にします。
我々は、不適合視覚触覚刺激に対する応答に VTF の効果を試験することを目的とした。提示されたセットアップでは、触覚フィードバックは、ブロックをつかんで、パーティションを横切って移動することによって得られる。視覚的なフィードバックは、移動ブロックとパーティション (モーションキャプチャシステムを使用して取得) のリアルタイムの仮想プレゼンテーションです。被験者は実際の手の動きを見ることができないので、唯一の視覚的なフィードバックは、仮想のものです。合同のフィードバックはブロックの動きの信頼できる提示であり、主題はブロックが把握されていると感じ、それが手のパスと共に動くのを見る。不適合フィードバックは、実際の移動経路からのブロック転送の動きとして表示されるので、実際には依然として被検者によって保持されているときに手から落とされるように見え、それによって触覚フィードバックに矛盾する。3つの仮説がテストされました: 仮想視覚的なフィードバックを使用してオブジェクトをある場所から別の位置に移動すると、(i) 不適合の視覚触覚刺激が示されたときにオブジェクトの移動運動のパスと継続時間が増加し、(ii) この変更は不適合の視覚触覚刺激が提示され、VTF が移動アーム上で活性化されたときに増加し、そして (iii) VTF を活性化してタスクを実行することの知覚された難しさのレベルとの間に正の相関が見出される。オブジェクトの移動モーションです。最初の仮説は、不適合のフィードバックの様々なモダリティが私たちの応答に影響を与えることを報告する前述の文献から始まります。第2の仮説は、VTF が個体の注意を捕捉するという以前の所見に関するものである。第3の仮説では、VTF によってより乱された被験者は、触覚よりも仮想視覚的フィードバックを信頼すると仮定した。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では、不適合視覚触覚刺激の存在下における物体移動運動学に VTF を付加する効果を定量化するプロトコルを提案した。私たちの知る限りでは、これは不適合視覚触覚刺激への応答に VTF の効果をテストするために利用可能な唯一のプロトコルです。VTF とのオブジェクト転送中の不適合視覚触覚刺激の適用に関連するいくつかの重要なステップは次のとおりです。被験者に VTF システム…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は資金がなかった。
Materials
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
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