Aplicación de estímulos visuales-táctiles incongruentes durante la transferencia de objetos con retroalimentación Vibro-táctil
Summary
Presentamos un protocolo para aplicar los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante una tarea de transferencia de objetos. Concretamente, durante las transferencias de bloques, realizadas mientras la mano está oculta, una presentación virtual del bloque muestra apariciones aleatorias de caídas de bloques falsas. El protocolo también describe la adición de retroalimentación vibrotáctil mientras se realiza la tarea del motor.
Abstract
La aplicación de señales sensoriales incongruentes que implican alteraciones de la retroalimentación táctil es raramente explorada, específicamente con la presencia de retroalimentación vibrotáctil (VTF). Este protocolo tiene como objetivo probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. La retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición. La retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil, adquirida mediante un sistema de captura de movimiento. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ver que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Veinte sujetos (edad 30,2 ± 16,3) repitieron 16 transferencias de bloques, mientras que su mano estaba escondida. Estos se repitieron con VTF y sin VTF (total de 32 transferencias de bloques). Los estímulos incongruentes se presentaron aleatoriamente dos veces dentro de las 16 repeticiones en cada condición (con y sin VTF). Se pidió a cada sujeto que calificaría el nivel de dificultad de realizar la tarea con y sin la VTF. No hubo diferencias estadísticamente significativas en la longitud de las trayectorias y duraciones de las manos entre las transferencias grabadas con señales visuales-táctiles congruentes e incongruentes – con y sin la VTF. El nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF significativamente correlacionado con la longitud de trayecto normalizada del bloque con VTF (r = 0,675, p = 0,002). Esta configuración se utiliza para cuantificar el valor aditivo o reductivo de VTF durante la función motora que implica estímulos visuales-táctiles incongruentes. Las posibles aplicaciones son el diseño de prótesis, el desgaste deportivo inteligente o cualquier otra prenda que incorpore VTF.
Introduction
Las ilusiones son explociones de las limitaciones de nuestros sentidos, ya que percibimos erróneamente información que se desvía de la realidad objetiva. Nuestra inferencia perceptual se basa en nuestra experiencia en la interpretación de datos sensoriales y en el cálculo de nuestro cerebro de la estimación más fiable de la realidad en presencia de la entrada sensorial ambigua1.
Una subcategoría en la investigación de las ilusiones es aquella que combina las señales sensoriales incongruentes. La ilusión que resulta de señales sensoriales incongruentes se origina en la integración multisensorial constante que realiza nuestro cerebro. Si bien existen numerosos estudios sobre la incongruencia en las señales visuales-auditivas, la incongruencia en otros pares sensoriales es menos reportada. Esta diferencia en el número de informes podría atribuirse a la mayor simplicidad en el diseño de una configuración que incorpora incongruencia visual-auditiva. Sin embargo, los estudios que informan de resultados relacionados con otras modalidades de pares sensoriales son interesantes. Por ejemplo, el efecto de las señales visuales-Hápticas incongruentes en la sensibilidad visual2 se estudió utilizando un sistema en el que los estímulos visuales y Hápticas fueron emparejados en frecuencia espacial; sin embargo, la orientación háptica y visual era idéntica (congruente) u ortogonal (incongruente). En otro estudio, el efecto de los estímulos visuales-táctiles incongruentes en la dirección visual de movimiento percibida fue investigado usando un estimulador de integración modal visual-táctil con un panel iluminado que presenta estímulos visuales y un tacto estimulador que presenta estímulos de movimiento táctiles con dirección de movimiento arbitraria, velocidad y profundidad de indentación en la piel3. Se sugirió que representamos internamente tanto la distribución estadística de la tarea como nuestra incertidumbre sensorial, combinándolas de manera consistente con un proceso bayesiano de optimización del rendimiento4.
La realidad virtual ha hecho que la capacidad de engañar la retroalimentación visual al sujeto una tarea fácil. Varios estudios utilizaron la realidad virtual multisensorial para desalinear la información visual y somatosensorial. Por ejemplo, la realidad virtual se usó recientemente para inducir la encarnación en el cuerpo de un niño, con o sin la activación de una distorsión de voz de tipo niño5. En otro ejemplo, la presentación visual de la distancia a pie durante el automovimiento se extendió y, por lo tanto, fue incongruente con la distancia de viaje sentida por las señales del cuerpo6. Una configuración de realidad virtual similar fue diseñada para una actividad de ciclismo7. Toda la literatura mencionada, sin embargo, no combinó una interferencia con uno de los sentidos, además de la señal incongruente. Elegimos el sentido táctil para recibir tal perturbación.
Nuestro sistema sensorial táctil proporciona evidencia directa sobre si un objeto está siendo captado. Por lo tanto, esperamos que cuando la retroalimentación visual directa se distorsione o no esté disponible, el papel del sistema sensorial táctil en las tareas de manipulación de objetos será prominente. Sin embargo, ¿qué pasaría si también se perturba el canal sensorial táctil? Este es un posible resultado del uso de retroalimentación vibrotáctil (VTF) para el aumento sensorial, ya que capta la atención de la persona8. Hoy en día, la retroalimentación aumentada de diferentes modalidades se utiliza como una herramienta externa, destinada a mejorar nuestra retroalimentación sensorial interna y mejorar el rendimiento durante el aprendizaje motor, en el deporte y en los ajustes de rehabilitación9.
El estudio de los estímulos visuales-táctiles incongruentes puede mejorar nuestro entendimiento con respecto a la percepción de la estimulación sensorial. En particular, la cuantificación del valor aditivo o reductivo de la VTF durante la función motora que involucra estímulos visuales-táctiles incongruentes, puede ayudar en el diseño protésico futuro, el desgaste deportivo inteligente, o cualquier otra prenda que incorpore VTF. Dado que los amputados son privados de estímulos táctiles en el aspecto distal de su residuo, su uso diario de la VTF, incrustado en la prótesis para transmitir conocimiento de agarre, por ejemplo, podría influir en cómo perciben la retroalimentación visual. La comprensión del mecanismo de percepción en estas condiciones, permitirá a los ingenieros perfeccionar las modalidades de VTF para reducir el efecto negativo sobre los usuarios de VTF.
Nuestro objetivo era poner a prueba el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. En la configuración presentada, la retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición; la retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil y la partición (adquirida mediante un sistema de captura de movimiento). Dado que el sujeto se impide ver el movimiento real de la mano, la única retroalimentación visual es la virtual. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ve que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Se probaron tres hipótesis: cuando se mueve un objeto de un lugar a otro utilizando la retroalimentación visual virtual, (i) el camino y la duración del movimiento de transferencia del objeto aumentará cuando se presenten los estímulos visuales-táctiles incongruentes, (II) este cambio se aumento cuando se presentan estímulos visuales-táctiles incongruentes y la VTF se activa en el brazo móvil, y (III) se encuentra una correlación positiva entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF activado y el camino y la duración de la movimiento de transferencia del objeto. La primera hipótesis proviene de la literatura mencionada que informa que varias modalidades de retroalimentación incongruente afectan nuestras respuestas. La segunda hipótesis se relaciona con los hallazgos previos que la VTF capta la atención del individuo. Para la tercera hipótesis, asumimos que los sujetos que estaban más perturbados por la VTF, confiarán en la retroalimentación visual virtual más que su sentido táctil.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio, se presentó un protocolo que cuantifica el efecto de añadir VTF en la cinemática de transferencia de objetos en presencia de estímulos visuales-táctiles incongruentes. A nuestro mejor conocimiento, este es el único protocolo disponible para probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. Los varios pasos críticos involucrados en la aplicación de los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante la transferencia de objetos con VTF incluyen lo sig…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio no fue financiado.
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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