طرق لاستكشاف تأثير من أعلى إلى أسفل العمليات البصرية على السلوك الحركي
Summary
ومن غير الواضح كيف إشارات من أعلى إلى أسفل من مجرى البصرية بطني تؤثر الحركة. قمنا بتطوير نموذج لاختبار السلوك الحركي نحو الهدف على عمق 3D انعكاس الوهم. أما فروق كبيرة في كل من المتعمد، والحركات الموجهة الهدف والإجراءات التلقائي تحت ظروف العرض وهمية وveridical.
Abstract
الوعي حركي من المهم للتنقل بنجاح البيئة. عندما نتفاعل مع محيطنا اليومي، ومن المزمع بعض جوانب الحركة عمدا، والبعض الآخر تحدث عفويا دون الإدراك الواعي. وقد درس المكون المتعمد لهذا الانقسام على نطاق واسع في العديد من السياقات، بينما يبقى عنصر عفوية إلى حد كبير تحت استكشافها. وعلاوة على ذلك، كيف العمليات الإدراكية تعدل هذه الفئات الحركة لا تزال غير واضحة. على وجه الخصوص، موضوع نقاش في الوقت الراهن هو ما إذا كان يخضع لنظام visuomotor من قبل المدرك المكانية التي تنتجها الوهم البصري أو ما إذا كان لا يتأثر فإنه من الوهم ويخضع بدلا من المدرك veridical. رؤيتين ثنائي وضع الاستقرار مثل 3D أوهام عمق قلب (شهر كانون الأول) توفير سياق ممتازة لدراسة هذه التفاعلات والتوازن، وخاصة عند استخدامها في تركيبة مع الحركات متناول إلى فهم. في هذه الدراسة، تم تطوير منهجية يستخدم لDII CLARify دور العمليات من أعلى إلى أسفل على العمل الحركي، خاصة استكشاف كيف تصل إلى نحو الهدف على DII تتأثر في كل المجالات حركة متعمدة وعفوية.
Introduction
الرؤية مقابل الإدراك مقابل الرؤية مقابل العمل
من أجل التنقل بنجاح البيئة، ويستخدم المعلومات من النظام البصري للمساعدة في تنسيق حركة الإنسان. كيف يتم تحديد المعلومات البصرية والأولوية للتأثير الإجراءات المحرك لا يزال غير واضح. تنشأ اثنين التوقعات التشريحية الرئيسية من القشرة البصرية الأولية لتشكيل بطني ("ماذا"، أو "رؤية لتصور") المسار، وتمتد إلى المنطقة الزمنية، والظهرية ("حيث"، أو "رؤية للعمل") المسار ، إلى الفص الجداري 1-2. وتورط تيار بطني في استخدام المعلومات البصرية لعمليات الإدراك الحسي مثل التعرف على وجوه وتحديد الهوية، في حين يعتقد أن تيار الظهرية لمعالجة الإشارات حصرا لتوجيه العمل والوعي المكاني. السؤال المطروح هو ما إذا كان أو لم العمليات من أعلى إلى أسفل من مجرى بطني تشكيل الطريقة التي يتم تنفيذ الحركات.
وودراسة حالة المريض عموس DF، تقييمها من قبل جودال وميلنر في عام 1992، قدمت أدلة قوية ودعم فرضية يومين تيارات البصرية، والتي تدعي أن العمليات تيار بطني وظهري هي انفصال عن الإدراك والعمل 3. من الناحية النظرية، يمكن أن إشارات من أسفل إلى أعلى من المنظر الحركة والتفاوت مجهر تجاوز أعلى إلى أسفل المعلومات الحسية مثل المعرفة السابقة والألفة من أجل توجيه أعمالنا بدقة، مما يدل على أن التخطيط هو المحرك منيع للسيطرة تيار بطني. DF، الذين عانوا من عمه شكل البصرية التي تسببها الآفات القذالي بطني الثنائية، احتفظ قدرة استيعاب نحو دقيق الكائنات التي كان لديها صعوبة في التعرف، ودعم فرضية البصرية يومين تيارات فرضية 3-4. لأن من دراسات الحالة مثل DF، كان من المفترض أن ظيفية البطني الظهري تيار الانقسام موجودة أيضا في الأصحاء، والأفراد nonpathological. ومع ذلك، ما إذا كانت هذه النتائج تقدم دليلا لabsoتقسيم العمل العود للتصور والعمل في السكان neurotypical تم نقاش ساخن على مدى السنوات العشرين الماضية 5-10.
استخدام أوهام لفصل الإدراك والعمل
لاختبار الفرضية يومين تيارات البصرية في المواضيع neurotypical والباحثين توظيف الأوهام البصرية للتحقيق في كيفية الأحكام الإدراكية للبيئة منحرفة تؤثر الإجراءات السيارات لدينا. الوهم إبنجهاوس / Titchener، على سبيل المثال، يستخدم هدفا القرص محاطة الأقراص الصغيرة التي يبدو أن تكون أكبر من قرص آخر من نفس الحجم وتحيط بها دوائر أكبر؛ ويرجع ذلك إلى تأثير حجم هذا التباين 11. عندما تصل مشاركين لفهم الهدف القرص، إذا يحمل فرضية يومين تيارات صحيحا، ثم الفتحة قبضة اليد والاستيلاء على الهدف القرص سوف تتأثر الوهم، مما تسبب في المشاركين للعمل على هندسة الحقيقي للهدف القرص بدلا من الاعتماد على الإدراك الحسي غير صحيحة حجم estimآتش. Aglioti وآخرون. في تقرير حقيقة هذا السلوك، والمنطق أن العمليات البصرية منفصلة تحكم الإجراءات المهرة والإدراك الواعي 11. على العكس، المجموعات الأخرى قد اعترضت هذه النتائج، فلم يعثروا على أية التفكك بين عمليات الإدراك والعمل عند التحكم بعناية مطابقة المهام الإدراكية واستيعاب، واقتراح تكامل المعلومات البصرية تيار بدلا من الفصل 12. على الرغم من العديد من الدراسات التي أجريت المتابعة للتحقق من صحة أو دحض فرضية البصرية يومين تيارات باستخدام الوهم إبنجهاوس، وهناك قطعة المتنافسة من الأدلة لدعم كلا الجانبين من حجة 13.
لمزيد من استكشاف تأثير الإدراك البصري على عمليات العمل، كما تم استخدام 3D أوهام عمق قلب (DII). شهر كانون الأول إنتاج حركة وهمية وينظر عكس عمق المشاهد التي ينظر إليها في زوايا مقعرة جسديا ومحدبة والعكس بالعكس 14. في الجوفالوهم هو الوجه مثال على DII الذي يولد تصور عادي، وجه محدب على الرغم من أن التحفيز هو مقعر جسديا، تورط دور التأثيرات من أعلى إلى أسفل مثل المعرفة المسبقة والتحيز تحدب للحصول على المدرك وهمية 15-16. على الرغم من الجهود لتوصيف السلوك الحركي في الوصول نحو تحقيق الأهداف على الوجه الجوف الوهم، لا تزال الأدلة ملتبسة: تقارير دراسة واحدة لها تأثير على انتاج السيارات 17 بينما آخر لا 18. هذه الدراسات تعتمد على مقارنة التقديرات عمق الإدراك الحسي إلى نقطة النهاية الحسابات مسافة يد النسبية لأهداف تقع على الجوف الوهم الوجه. نتائج متضاربة بشأن الإجراءات التي أجريت على هذا النوع من المحفزات قد تكون نتيجة للتغيرات في الأساليب المستخدمة من قبل الباحثين. لأن الطريقة التي يتم بها استخدام المعلومات بطني وظهري تيار لا يزال حتى للنقاش، هذا الجدل يثير الحاجة إلى التحفيز أكثر قوة مع تدابير إضافية متقدمة من behavio السياراتص.
هذا هو بالضبط لماذا تم تطوير تقنية تستخدم المحفزات العكسية المنظور، ويشار إليها باسم "reverspectives"، والتي تشكل فئة أخرى من شهر كانون الأول 14. العظة المنظور الخطي التي رسمت على السطوح المستوية piecewise 3D تنتج المنافسة بين الهندسة الفيزيائية للتحفيز والمشهد رسمت الفعلية. إشارات الحسية التي تعتمد على البيانات، مثل التفاوت مجهر والحركة المنظر صالح المدرك veridical من الهندسة الفيزيائية، في حين يستند إلى تجربة الألفة مع منظور تفضل المدرك العمق انعكاس (الشكل 1). الاستفادة من reverspective هو أنه يتيح لوضع هدف على سطح التحفيز الذي ينظر التوجه المكاني تحت الوهم يختلف قبل ما يقرب من 90 درجة من التوجه المادي (أرقام 1e و 1F). هذا فرق كبير يسهل كثيرا اختبار ما إذا كانت الحركات متناول مقابل استيعاب أو هي ليست influenced من الوهم. هذه الفكرة هي مفتاح لاستكشاف ما إذا كان أو لا تتأثر الإجراءات التي تجرى على السيارات عن طريق reverspective من أعلى إلى أسفل التأثيرات من تيار بطني.
فئات الحركة في نماذج التصور العمل
إذا تستخدم استراتيجيات مختلفة تحت المحرك رؤيتين وهمية والاستيلاء على veridical عند نحو الهدف على التحفيز reverspective، ومن ثم يمكن تعقبها بسهولة من خلال دراسة انحناء نهج اليد و. علاوة على ذلك، تحليلا لحركة تتكشف كامل من بدء الحركة الموجه إلى الهدف عفوية، التراجع التلقائي من ناحية العودة إلى حالة الراحة لها في الواقع قد تجاوز أي قصور وجدت في أساليب الماضي من اختبار لنفوذ الإدراك الحسي على انتاج السيارات. الدراسات التي أجريت مؤخرا تسليط الضوء على أهمية دراسة التوازن بين هذه الفئات الحركة اثنين فضلا عن استخدام شرائح عفوية من قبل الجهاز العصبي للكنترول التنبؤية والاستباقيل 19-21،23-24. الطبقة حديثا إحصائية محددة من الحركات العفوية التلقائي يوفر المقاييس والميزات التي تتحول إلى أن تكون حاسمة كما كانت تلك الموجهة الهدف حتى الآن لتتبع التغيرات الحسية والحركية وتحديد جوانب خفية من السلوكيات الطبيعية الجديدة.
على حد علمنا، والبحوث القائمة على البصرية يومين تيارات فرضية يركز فقط على الأفعال الموجهة الهدف، متجاهلة بذلك أي تأثير على الحركات الانتقالية التلقائية التي هي مكونات هامة لاستكمال حلقة العمل visuomotor. التركيز لذلك يجب أن توضع على أهمية الاقتراحات التلقائي من أجل القبض على كل من وسائط بالكامل من السلوك الحركي في النموذج الحالي لتوضيح القضايا المتعلقة نماذج تصور للعمل البصري. هنا يتم تطوير أساليب للتحقيق في دور أعلى إلى أسفل إشارات في مجرى بطني البصرية على تحوير السلوك الحركي في المتعمد، مجال العمل الموجه الهدف بالتزامن مع العفوية والعبورالحركات IONAL باستخدام قوية DII العكسية منظور التحفيز.
الأساس المنطقي
وافترض أنه إذا تؤثر العمليات البصرية من أعلى إلى أسفل نظام الحسية والحركية، مسارات الحركة الكامل نحو الهدف جزءا لا يتجزأ من المشهد 3D عكس المنظور تحت المدرك وهمية سوف تختلف عن النهج الهدف أثارت من قبل المدرك veridical (أرقام 1E و1F). ولذلك ينبغي علاوة على ذلك، منذ المدرك وهمية من التحفيز reverspective هي مشابهة جدا لتلك التي حصلت عليها السليم ("القسري") حافزا المنظور، ويصل يؤديها نحو هدف جزءا لا يتجزأ من على reverspective تكون مشابهة في الخصائص إلى الروافد التي أجريت تحت تأثير وهم على التحفيز reverspective (أرقام 1C و1F).
إذا من أعلى إلى أسفل التأثيرات البصرية لا تؤثر على مسار الحركة، ثم يتم الافتراض بأن يصل اوند أدلىإيه المدرك وهمية سوف يحمل نفس الخصائص الروافد المحرز في إطار المدرك veridical على التحفيز reverspective (الشكل 1E). وبعبارة أخرى، فإن الروافد المدرك على حد سواء وهمية وveridical تكون مماثلة في طبيعتها، مثل أن كلا من المسارات مسار إلى الأمام ستعمل على هندسة الحقيقي للتحفيز. كيف الآثار التي لوحظت في الوصول إلى الأمام تترجم في التراجع التلقائي من جهة غير معروفة. من خلال استخدام التحليل الحركي الكامل، ونحن نهدف لتعزيز فهمنا للعمل وتصور حلقات لتوضيح القضايا القائمة في متناول اليد.
Protocol
Representative Results
Discussion
توفير وسائل لدينا منصة لاختبار صحة نماذج الإدراك للعمل من خلال تحليل كامل تتكشف الحركة فيما يتعلق المهمة التجريبية. يمكن تعديل النموذج لاختبار أنواع أخرى من المحفزات البصرية لتوسيع هذا المجال من الأبحاث. على سبيل المثال، وغيرها شهر كانون الأول 3D يمكن اختباره على جه?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أنوه أعضاء مختبر أبحاث الرؤية ومختبر التكامل الحسية والحركية لمساعدة المدى المشاركين في هذه الدراسة، بولينا Yanovich، جوشوا Dobias، وروبرت دبليو Isenhower للمساعدة في مرحلة التصميم الأولية، وتوم نعمة لمساعدته في بناء التحفيز. وأيد هذا العمل عن طريق المصادر التالية: برنامج زمالة أبحاث الدراسات العليا جبهة الخلاص الوطني: # جائزة DGE-0937373، وجبهة الخلاص الوطني CyberEnabled الاكتشاف والابتكار من النوع الأول (فكرة): منح # 094158، وبرنامج التكنولوجيا الحيوية للتدريب NIH-روتجرز UMDNJ: جرانت # 5T32GM008339-22.
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 |
Referências
- Schneider, G. E. Two visual systems. Science. 163, 895-902 (1969).
- Ingle, D., Goodale, M. A., Mansfield, R. J. W. . Analysis of visual behavior. , (1982).
- Goodale, M. A., Milner, A. D. Separate visual pathways for perception and action. Trends Neurosci. 15, 20-25 (1992).
- James, T. W., Culham, J., Humphrey, G. K., Milner, A. D., Goodale, M. A. Ventral occipital lesions impair object recognition but not object-directed grasping: an fMRI study. Brain. 126, 2463-2475 (2003).
- Pisella, L., Binkofski, F., Lasek, K., Toni, I., Rossetti, Y. No double-dissociation between optic ataxia and visual agnosia: multiple sub-streams for multiple visuo-manual integrations. Neuropsychologia. 44, 2734-2748 (2006).
- Westwood, D. A., Goodale, M. A. Perceptual illusion and the real-time control of action. Spat. Vis. 16, 243-254 (2003).
- Schenk, T. Visuomotor robustness is based on integration not segregation. Vis. Res. 50, 2627-2632 (2010).
- Schenk, T. No dissociation between perception and action in patient DF when haptic feedback is withdrawn. J. Neurosci. 32, 2013-2017 (2012).
- Gegenfurtner, K., Henriques, D., Krauzlis, R. Recent advances in perception and action. Vis. Res. 51, 801-803 (2011).
- Binkofski, F., Buxbaum, L. J. Two action systems in the human brain. Brain Lang. , (2012).
- Aglioti, S., DeSouza, J. F., Goodale, M. A. Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand. Curr. Biol. 5, 679-685 (1995).
- Franz, V. H., Gegenfurtner, K. R., Bulthoff, H. H., Fahle, M. Grasping visual illusions: no evidence for a dissociation between perception and action. Psychol. Sci. 11, 20-25 (2000).
- Gilster, R., Kuhtz-Buschbeck, J. P., Wiesner, C. D., Ferstl, R. Grasp effects of the Ebbinghaus illusion are ambiguous. Exp. Brain Res. 171, 416-420 (2006).
- Papathomas, T. V. Art pieces that ‘move’ in our minds – an explanation of illusory motion based on depth reversal. Spatial Vis. 21, 79-95 (2007).
- Papathomas, T. V., Bono, L. M. Experiments with a hollow mask and a reverspective: top-down influences in the inversion effect for 3-D stimuli. Perception. 33, 1129-1138 (2004).
- Hill, H., Johnston, A. The hollow-face illusion: object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus. Perception. 36, 199-223 (2007).
- Hartung, B., Schrater, P. R., Bulthoff, H. H., Kersten, D., Franz, V. H. Is prior knowledge of object geometry used in visually guided reaching. J. Vis. 5, 504-514 (2005).
- Kroliczak, G., Heard, P., Goodale, M. A., Gregory, R. L. Dissociation of perception and action unmasked by the hollow-face illusion. Brain Res. 1080, 9-16 (2006).
- Torres, E. B. Two classes of movements in motor control. Exp. Brain Res. 215, 269-283 (2011).
- Torres, E. B. Signatures of movement variability anticipate hand speed according to levels of intent. Behav. Brain Func. 9. 10, 10 (2013).
- Torres, E. B., Heilman, K. M., Poizner, H. Impaired endogenously evoked automated reaching in Parkinson’s disease. J. Neurosci. 31, 17848-17863 (2011).
- Rencher, A. C. . Methods of multivariate analysis. , (2002).
- Torres, E. B., Zipser, D. Simultaneous control of hand displacements and rotations in orientation-matching experiments. J. Appl. Physiol. 96, 1978-1987 (2004).
- Yanovich, P., Isenhower, R. W., Sage, J., Torres, E. B. Spatial-orientation priming impedes rather than facilitates the spontaneous control of hand-retraction speeds in patients with Parkinson’s disease. PLoS ONE. 8, 1-19 (2013).
- Prime, S. L., Marotta, J. J. Gaze strategies during visually-guided versus memory-guided grasping. Exp. Brain Res. 225, 291-305 (2013).
- Schneider, U., et al. Reduced binocular depth inversion in schizophrenic patients. Schizophrenia Res. 53, 101-108 (2000).
- Dima, D., Dillo, W., Bonnemann, C., Emrich, H. M., Dietrich, D. E. Reduced P300 and P600 amplitude in the hollow-mask illusion in patients with schizophrenia. Psychiatry Res. 191, 145-151 (2011).
- Butler, P. D., Silverstein, S. M., Dakin, S. C. Visual perception and its impairment in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 64, 40-47 (2008).
