Vibro-dokunsal geribildirim ile nesne aktarımı sırasında uyumsuz görsel-dokunsal uyaranlara uygulama
Summary
Bir nesne transfer görevi sırasında uyumsuz görsel-dokunsal uyaranlara uygulamak için bir protokol sunuyoruz. Özellikle, el gizli durumdayken gerçekleştirilen blok aktarımları sırasında, bloğun sanal sunumu yanlış blok damlalarının rasgele oluşumunu gösterir. Protokol ayrıca motor görevini gerçekleştirirken Vibrotactile geribildirim eklemeyi de açıklar.
Abstract
Dokunulmamış dokunsal geribildirim içeren Uyumsuzmuş duyusal sinyaller uygulaması nadiren keşfedilir, özellikle Vibrotactile geribildirim varlığı ile (VTF). Bu protokol, VTF ‘nin tutarsız görsel-dokunsal uyaranlara tepki üzerine etkisini test etmeyi amaçlamaktadır. Dokunsal geribildirim bir blok açgözlü ve bir bölüm boyunca hareket ederek elde edilir. Görsel geribildirim, bir hareket yakalama sistemi kullanılarak elde edilen hareketli bloğun gerçek zamanlı sanal sunumunu oluşturmaktadır. Uyumlu geribildirim bloğun hareketinin güvenilir sunumu, böylece konu bloğun kavrayıcı olduğunu hissediyor ve el yolu ile birlikte hareket görmek. Bloğun hareketi gerçek hareket yolundaki yönlendirmeleri gibi görünmez geri bildirim, böylece aslında hala konu tarafından tutulan elden damla gibi görünüyor, böylece dokunsal geribildirim çelişiyor. Yirmi konular (Yaş 30,2 ± 16,3) 16 blok transferlerini tekrarladı, eli gizlenirken. Bu VTF ve VTF (32 blok transferleri toplam) olmadan tekrar edildi. Incongruent uyaranlara her koşulda 16 tekrarında (VTF ile ve olmadan) rasgele iki kez sunuldu. Her konu ile ve VTF olmadan görev gerçekleştirme zorluk seviyesini oranı istendi. VTF ile ve olmadan, uyumlu ve uyumsuz görsel-dokunsal sinyallerle kaydedilen transferler arasındaki el yolları ve süreleri arasında istatistiksel olarak önemli farklılıklar yoktu. VTF ile görev gerçekleştirme algılanan zorluk düzeyi önemli ölçüde VTF ile bloğun normalleştirilmiş yol uzunluğu ile korelasyon (r = 0,675, p = 0,002). Bu kurulum, uyumlu olmayan görsel-dokunsal uyaranlara sahip motor fonksiyonu sırasında VTF ‘nin katkı maddesi veya redüktif değerini ölçmek için kullanılır. Olası uygulamalar protez tasarımı, akıllı spor giyim veya VTF dahil diğer giysiler vardır.
Introduction
Yanılsamalar, yanlışlıkla objektif gerçeklikten gelen bilgileri algıladığımız için, duyularımızın sınırlamalarının yararlanılmaları. Bizim algısal çıkarım duyusal veri yorumlama ve belirsiz duyusal giriş varlığı gerçek en güvenilir tahmininin beynimizin hesaplanması üzerinde deneyimimize dayanmaktadır1.
İllüzyon araştırmalarında bir alt kategori, uyumlu olmayan duyusal sinyalleri birleştiren bir kategoridir. Uyumsuz duyusal sinyallerden kaynaklanan yanılsama, beynimiz tarafından gerçekleştirilen sürekli multisensory entegrasyondan kaynaklanır. Görsel-işitsel sinyallerde uyumsuzluk ile ilgili sayısız çalışmalar olsa da, diğer duyusal çiftleri içinde başı daha az bildirilmiştir. Rapor sayısında bu fark, görsel-işitsel incongruence içeren bir kurulum tasarlamada daha yüksek basitliğe atfedilen olabilir. Ancak, diğer duyusal çiftleri modalities ile ilgili sonuçları rapor çalışmalar ilginç. Örneğin, görsel duyarlılık2 ‘ deki uyumsuz görsel-dokunsal sinyallerin etkisi, görsel ve sıkışan uyaranların uzamsal frekansa eşleştiği bir sistem kullanılarak incelenmiştir; Ancak, dokunsal ve görsel oryantasyon aynı (uyumlu) veya ortogonal (incongruent) idi. Başka bir çalışmada, görsel uyaranlara ve dokunsal bir ışık paneli ile görsel-dokunsal çapraz Modal entegrasyon Stimülatörü kullanılarak incelenmiştir hareket algılanan görsel yönü üzerinde uyumlu olmayan görsel-dokunsal hareket uyaranların etkisi rasgele hareket yönü, hız ve cilt3girintileme derinliği ile dokunsal hareket uyaranlara sunar stimülatör. Bu biz dahili bir şekilde bir performans ile tutarlı bir şekilde birleştirerek, görev ve duyusal belirsizlik hem istatistiksel dağılımı temsil önerilmiştir-optimize Bayesian süreci4.
Sanal gerçeklik konuya görsel geribildirim aldatmak için yeteneği kolay bir görev yaptı. Çeşitli çalışmalar görsel ve somatoduyusal bilgileri yanlış hizalayın multisensory sanal gerçeklik kullandı. Örneğin, sanal gerçeklik son zamanlarda bir çocuğun vücudunda şekillenme teşvik etmek için kullanılan, veya bir çocuk gibi ses bozulma5aktivasyonu olmadan. Başka bir örnekte, kendi kendine hareket sırasında yürüyüş mesafesi görsel sunumu uzatıldı ve bu nedenle vücut tabanlı ipuçları6tarafından hissedilen seyahat mesafesi ile uyumsuzdu. Benzer bir sanal gerçeklik kurulumu bir bisiklet etkinliği için tasarlanmıştır7. Bununla birlikte, bahsedilen tüm literatür, uyumsuz sinyaline ek olarak, duyuların birine bir paraziti birleştirmez. Böyle bir karışıklık elde etmek için dokunsal anlamda seçti.
Dokunsal duyusal sistemimiz, bir nesnenin kavramak olup olmadığını doğrudan kanıtlar sağlar. Bu nedenle, doğrudan görsel geribildirim bozulduğunda veya kullanılamadığında, nesne manipülasyon görevlerinde dokunsal duyusal sistemin rolü belirgin olacaktır. Ancak, dokunsal duyusal kanal da rahatsız olsaydı ne olur? Bu bireysel dikkat yakalar gibi, duyusal büyütme için Vibrotactile geribildirim (VTF) kullanmanın olası bir sonucudur8. Bugün, farklı modalitelerin artırılmış geribildirim harici bir araç olarak kullanılır, bizim iç duyusal geribildirim geliştirmek ve motor öğrenme sırasında performansını artırmak için, spor ve rehabilitasyon ayarları9.
Uyumsuz görsel-dokunsal uyaranların çalışma duyusal giriş algı ile ilgili anlayışımızı artırabilir. Özellikle, uyumlu olmayan görsel-dokunsal uyaranlara sahip motor fonksiyonu sırasında VTF ‘nin katkı maddesi veya redüktörlü değerinin ölçülmesini, gelecekteki protez tasarımına, akıllı spor giyimine veya VTF dahil diğer kıyafetlerde yardımcı olabilir. Amputeler, onların kalıntısı distal açıdan dokunsal uyaranlara yoksun olduğundan, VTF günlük kullanımı, örneğin, kavrama bilgisini iletmek için protez gömülü, görsel geribildirim nasıl algıladıkları etkileyebilir. Bu koşullarda algı mekanizmasının anlaşılması, mühendisler VTF kullanıcıları üzerinde olumsuz etkisini azaltmak için mükemmel VTF yöntemleri izin verecektir.
VTF ‘in etkisini, uyumlu olmayan görsel-dokunsal uyaranlara yanıt olarak test etmeyi amaçladık. Sunulan kurulum, dokunsal geribildirim bir blok açgözlü ve bir bölüm boyunca hareket ederek elde edilir; görsel geri bildirim, hareketli bloğun ve bölümün (bir hareket yakalama sistemi kullanılarak elde edilen) gerçek zamanlı sanal sunumunu oluşturmaktadır. Konu gerçek el hareketini görmesini engelledi beri, tek görsel geribildirim sanal biridir. Uyumlu geribildirim bloğun hareketinin güvenilir sunumu, böylece konu bloğun kavrayıcı olduğunu hissediyor ve el yolu ile birlikte hareket görür. Bloğun hareketi gerçek hareket yolundaki yönlendirmeleri gibi görünmez geri bildirim, böylece aslında hala konu tarafından tutulan elden damla gibi görünüyor, böylece dokunsal geribildirim çelişiyor. Üç hipotez test edildi: bir nesneyi başka bir yerden sanal görsel geribildirim kullanarak taşırken, (i) nesnenin transfer hareketinin yolu ve süresi, uyumlu olmayan görsel-dokunsal uyaranlara sunulduğunda artar, (ii) Bu değişiklik uyumsuz görsel-dokunsal uyaranlara sunulan ve VTF hareketli kol üzerinde aktif olduğunda artış, ve (iii) VTF aktif ve yol ve süresi ile görev gerçekleştirme algılanan zorluk düzeyi arasında olumlu bir korelasyon bulunacaktır nesnenin transfer hareketi. İlk hipotez, söz konusu literatürden kaynaklanmaktadır ve bu da farklı geri bildirimlerin çeşitli modalitelerinin yanıtlarımızı etkilediğini bildirir. İkinci hipotez, VTF bireyin dikkatini çeken önceki bulgularla ilgilidir. Üçüncü hipotezi için, biz daha VTF tarafından rahatsız olan konular, onların dokunsal anlamda daha sanal görsel geribildirim güvenecektir kabul.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, uyumsuz görsel-dokunsal uyaranların varlığında nesne transferi kinematikleri üzerine VTF ekleme etkisini belirleyen bir protokol sunuldu. Bilgimizin en iyisi için, bu VTF etkisini eşitsiz görsel-dokunsal uyaranlara yanıt üzerinde test etmek için kullanılabilir tek protokoldür. VTF ile nesne aktarımı sırasında uyumsuz görsel-dokunsal uyaranların uygulamada yer alan çeşitli kritik adımlar şunlardır: VTF sistemi bağlamak, VTF aktive, hareket yakalama sistemi ve hareket görevi haz?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma finanse edilmedi.
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 |
References
- Aggelopoulos, N. C. Perceptual inference. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 55, 375-392 (2015).
- van der Groen, O., van der Burg, E., Lunghi, C., Alais, D. Touch influences visual perception with a tight orientation-tuning. PloS One. 8 (11), e79558 (2013).
- Pei, Y. C., et al. Cross-modal sensory integration of visual-tactile motion information: instrument design and human psychophysics. Sensors. 13 (6), 7212-7223 (2013).
- Kording, K. P., Wolpert, D. M. Bayesian integration in sensorimotor learning. Nature. 427 (6971), 244-247 (2004).
- Tajadura-Jimenez, A., Banakou, D., Bianchi-Berthouze, N., Slater, M. Embodiment in a Child-Like Talking Virtual Body Influences Object Size Perception, Self-Identification, and Subsequent Real Speaking. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Campos, J. L., Butler, J. S., Bulthoff, H. H. Multisensory integration in the estimation of walked distances. Experimental Brain Research. 218 (4), 551-565 (2012).
- Sun, H. J., Campos, J. L., Chan, G. S. Multisensory integration in the estimation of relative path length. Experimental Brain Research. 154 (2), 246-254 (2004).
- Parmentier, F. B., Ljungberg, J. K., Elsley, J. V., Lindkvist, M. A behavioral study of distraction by vibrotactile novelty. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 37 (4), 1134-1139 (2011).
- Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: a review. Psychonomic Bulletin & Review. 20 (1), 21-53 (2013).
- Hebert, J. S., Lewicke, J., Williams, T. R., Vette, A. H. Normative data for modified Box and Blocks test measuring upper-limb function via motion capture. Journal of Rehabilitation Research and Development. 51 (6), 918-932 (2014).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Adding vibrotactile feedback to a myoelectric-controlled hand improves performance when online visual feedback is disturbed. Human Movement Science. 58, 32-40 (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Evaluation of the effects of adding vibrotactile feedback to myoelectric prosthesis users on performance and visual attention in a dual-task paradigm. Clinical Rehabilitation. 32 (10), 1308-1316 (2018).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Myoelectric Prosthesis Users Improve Performance Time and Accuracy Using Vibrotactile Feedback When Visual Feedback Is Disturbed. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. , (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Visuomotor behaviors and performance in a dual-task paradigm with and without vibrotactile feedback when using a myoelectric controlled hand. Assistive Technology: The Official Journal of RESNA. , 1-7 (2017).
- Dienes, Z. Using Bayes to get the most out of non-significant results. Frontiers in Psychology. 5, 781 (2014).
- Shams, L., Murray, M. M., Wallace, M. T. Early Integration and Bayesian Causal Inference in Multisensory Perception. The Neural Bases of Multisensory Processes. , (2012).
- D’Amour, S., Pritchett, L. M., Harris, L. R. Bodily illusions disrupt tactile sensations. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 41 (1), 42-49 (2015).
- Tidoni, E., Fusco, G., Leonardis, D., Frisoli, A., Bergamasco, M., Aglioti, S. M. Illusory movements induced by tendon vibration in right- and left-handed people. Experimental Brain Research. 233 (2), 375-383 (2015).
- Fuentes, C. T., Gomi, H., Haggard, P. Temporal features of human tendon vibration illusions. The European Journal of Neuroscience. 36 (12), 3709-3717 (2012).
- de Vignemont, F., Ehrsson, H. H., Haggard, P. Bodily illusions modulate tactile perception. Current Biology. 15 (14), 1286-1290 (2005).
- Marotta, A., Tinazzi, M., Cavedini, C., Zampini, M., Fiorio, M. Individual Differences in the Rubber Hand Illusion Are Related to Sensory Suggestibility. PloS One. 11 (12), e0168489 (2016).
- Stevenson, R. A., Zemtsov, R. K., Wallace, M. T. Individual differences in the multisensory temporal binding window predict susceptibility to audiovisual illusions. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 38 (6), 1517-1529 (2012).
- Maravita, A., Spence, C., Driver, J. Multisensory integration and the body schema: close to hand and within reach. Current Biology. 13 (13), R531-R539 (2003).
- Carey, D. P. Multisensory integration: attending to seen and felt hands. Current Biology. 10 (23), R863-R865 (2000).
- Tsakiris, M., Haggard, P. The rubber hand illusion revisited: visuotactile integration and self-attribution. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 31 (1), 80-91 (2005).
