Methoden, um den Einfluss von Top-down-Prozesse auf Visuelle Motor Verhalten erkunden

Summary

Es ist unklar, wie die Top-Down-Signale von der ventralen visuellen Strom Bewegung beeinflussen. Wir entwickelten ein Paradigma zu motorischen Verhaltens auf ein Ziel auf einem 3D-Tiefeninversion Illusion zu testen. Signifikante Unterschiede sind in beiden bewusste, zielgerichteten Bewegungen und automatische Aktionen illusorisch und veridical Betrachtungsbedingungen berichtet.

Abstract

Kinästhetische Wahrnehmung ist wichtig, um die Umwelt erfolgreich zu navigieren. Wenn wir mit unserer täglichen Umgebung zu interagieren, werden einige Aspekte der Bewegung bewusst geplant, während andere spontan unter Bewusstsein kommen. Die bewusste Komponente dieser Dichotomie wurde ausgiebig in mehreren Zusammenhängen untersucht, während die spontane Komponente weitgehend untersucht bleibt. Darüber hinaus, wie Wahrnehmungsprozesse modulieren diese Bewegung Klassen ist noch unklar. Insbesondere ist ein aktuell diskutiertes Thema, ob die visuomotorische System ist durch die räumliche Wahrnehmung durch eine visuelle Illusion erzeugt, oder ob es nicht von der Illusion betroffen und wird stattdessen durch die Wahrnehmung veridical geregelt geregelt. Bistabile Wahrnehmungen wie 3D-Tiefeninversion Illusionen (Diis) bieten eine hervorragende Zusammenhang auf solche Wechselwirkungen und Balance zu studieren, vor allem in Kombination mit der Reichweite zu begreifen Bewegungen. In dieser Studie wird eine Methode entwickelt, die eine um DII verwendet ClarIFy die Rolle des Top-down-Prozesse auf motorische Aktion, vor allem zu untersuchen, wie auf ein Ziel auf einem DII sind in beiden bewusste und spontane Bewegung Domains betroffen erreicht.

Introduction

Vision-for-Vision-Perception vs-for-Action-

Um die Umwelt erfolgreich zu navigieren, werden die Informationen aus dem visuellen System verwendet, um menschliche Bewegungen zu koordinieren. Wie visuelle Informationen ausgewählt und priorisiert werden, um motorische Handlungen beeinflussen, bleibt unklar. Zwei wichtige anatomische Projektionen ergeben sich aus dem primären visuellen Kortex, die ventralen bilden ("was" oder "Vision für die Wahrnehmung")-Weg, der sich auf die zeitliche Bereich, und der dorsalen ("wo", oder "Vision für die Aktion")-Weg , zum Scheitellappen ^02.01. Die ventrale Strom wird in der Nutzung von visuellen Informationen für Wahrnehmungsprozesse wie Objekterkennung und Identifizierung verwickelt, während der dorsale Strom wird angenommen, dass ausschließlich Signale verarbeiten Handlungsführung und räumliche Wahrnehmung. Die gestellte Frage ist, ob Top-down-Prozesse von der ventralen Strom prägen die Art und Weise der Bewegungen ausgeführt werden.

Die famous Fallstudie der Patient DF durch Goodale und Milner 1992 ausgewertet, starke Hinweise und Unterstützung für die visuelle Zwei-Bäche-Hypothese, die behauptet, dass ventrale und dorsale Strom Prozesse trennbar sind für Wahrnehmung und Handlung ^3. In der Theorie kann Bottom-up-Signale der Bewegung Parallaxe und binokulare Disparität Top-down-Wahrnehmungs Informationen wie Vorwissen und Vertrautheit, um genau unser Handeln zu überschreiben, was darauf hindeutet, dass der Bewegungsplanung ist unempfindlich gegen ventralen Strom Kontrolle. DF, der von visueller Form agnosia durch bilaterale ventralen Hinterhaupt Läsionen erlitten, behielt genaue Erfassen Fähigkeit zu Objekten, die sie nur schwer erkennen musste, die Unterstützung der Prämisse der visuelle Zwei-Streams Hypothese ^4.3. Aufgrund von Fallstudien, wie DF, wurde davon ausgegangen, dass die Funktions ventral-dorsalen Strom Dichotomie bei gesunden, nichtpathologischer Personen gab es auch. , Ob diese Ergebnisse geben jedoch Hinweise auf eine absoLaute Arbeitsteilung für die Wahrnehmung und Handlung in neurotypical Populationen wurde heiß in den letzten zwanzig Jahre ^5-10 diskutiert.

Die Verwendung von Illusionen, um Wahrnehmung und Handlung der Lagerung

Um die visuelle Zwei-Bäche-Hypothese in neurotypical Probanden zu testen, Forscher beschäftigen visuellen Illusionen zu untersuchen, wie verzerrte Wahrnehmungsurteile der Umwelt beeinflussen unsere motorische Handlungen. Die Ebbinghaus / Titchener Illusion, verwendet beispielsweise eine Zielplatte durch kleinere Platten, die größer ist als eine andere Platte mit der gleichen Größe von größeren Kreisen umgeben zu sein scheint, umgeben; dies ist aufgrund der Größe-Kontrastwirkung ^11. Wenn die Teilnehmer zu erreichen, um die Scheibe Ziel zu erfassen, wenn die Zwei-Bäche-Hypothese gilt, dann ist die Grifföffnung der Hand greift an der Zielscheibe würde durch die Illusion davon unberührt, so dass die Teilnehmer auf die wahre Geometrie des Zielscheibe handeln und nicht auf falsche Wahrnehmungsgröße estim verlassenAtes. Aglioti et al. Bericht in der Tat dieses Verhalten, Denken, dass getrennte visuelle Prozesse regieren Fach Aktionen und bewusste Wahrnehmung ^11. Umgekehrt haben andere Gruppen diese Ergebnisse umstritten, da sie keine Dissoziation zwischen Wahrnehmung und Handlungsprozesse, wenn sorgfältige Kontrolle der Übereinstimmung der Wahrnehmungs-und Greifaufgaben schlägt eine Integration von visuellen Informationen Strom statt einer Trennung ^12. Trotz mehrerer Folgestudien durchgeführt, um zu bestätigen oder zu widerlegen die visuelle Zwei-Bäche-Hypothese mit der Ebbinghaus Illusion, es konkurrierende Beweisstücke, um beide Seiten des Arguments ¹³ unterstützen.

Um den Einfluss der visuellen Wahrnehmung auf Handlungsprozesse weiter zu erforschen, haben 3D-Tiefeninversion Illusionen (DII) auch verwendet worden. Diis produzieren illusorisch Bewegung und wahrgenommene Tiefe Umkehrung der Szenen, in denen körperlich konkaven Winkel als ¹⁴ konvex wahrgenommen und umgekehrt. The HollowGesicht Illusion ist ein Beispiel für eine DII, die die Wahrnehmung eines normal, konvexe Fläche erzeugt, obwohl der Stimulus physikalisch konkav, verwickelt die Rolle des Top-down-Einflüsse wie Vorwissen und Konvexität Bias, die illusionäre Wahrnehmung ^15-16 entlocken. Trotz der Bemühungen, das motorische Verhalten in Richtung Erreichen Ziele auf der Hohl Gesicht Illusion zu charakterisieren, bleibt Beweise nicht eindeutig: eine Studie berichtet, eine Wirkung auf Motorleistung ^17, während ein anderer nicht ^18. Diese Studien stützen sich auf den Vergleich Wahrnehmungstiefe Schätzungen Entfernungsberechnungen der Hand relativ zu Zielen auf der Hohl Gesicht Illusion befindet Endpunkt. Widersprüchliche Ergebnisse über Maßnahmen auf diese Art von Stimuli durchgeführt, kann ein Ergebnis der Änderungen von Forschern verwendeten Verfahren sein. Da die Art und Weise, in der ventralen und dorsalen Strom-Information genutzt wird, ist noch bis zu debattieren, Funken diese Kontroverse die Notwendigkeit für eine robustere Konjunktur mit zusätzlichen erweiterten Maßnahmen der Kraft behavior.

Gerade deshalb ist eine Technik, wurde mit umgekehrter Perspektive Reize, die üblicherweise als "reverspectives", die eine andere Klasse von Diis ¹⁴ bilden bezeichnet entwickelt. Die Linearperspektive Hinweise, die stückweise auf 3D ebene Flächen gemalt werden produzieren Wettbewerb zwischen der physikalischen Geometrie der Reiz und die tatsächliche gemalte Szene. Datengesteuerte sensorische Signale, wie Fernglas Disparität und Bewegung begünstigen die Parallaxe veridical Wahrnehmung der physikalischen Geometrie, während auf Erfahrung basierende Vertrautheit mit Perspektive begünstigt die Tiefe Inversions Wahrnehmung (Abbildung 1). Der Vorteil der reverspective ist, dass es für die Platzierung eines Ziels auf eine Oberfläche, deren Anregung die Illusion wahrgenommene räumliche Orientierung unterscheidet sich um fast 90 Grad aus seiner physikalischen Ausrichtung (Figuren 1e und 1f). Dieser riesige Unterschied erleichtert die Prüfung, ob Reichweite-for-Greifbewegungen sind oder nicht Einflvon der Illusion beein usst. Diese Vorstellung ist der Schlüssel zu erkunden, ob Motor-Aktionen auf der reverspective durchgeführt von Top-down-Einflüsse aus dem ventralen Strom sind betroffen.

Bewegung Klassen in Perception-Action-Modelle

Wenn verschiedene Motor-Strategien werden unter illusorisch und veridical Wahrnehmungen, wenn Grabbing auf ein Ziel auf einem reverspective Stimulus eingesetzt, so kann es leicht durch das Studium der Krümmung der Hand der Ansatz verfolgt werden. Darüber hinaus ist eine Analyse der gesamten Entfaltung Bewegung von Beginn der zielgerichteten Bewegung auf die spontane, automatische Zurückziehen der Hand zurück in den Ruhezustand kann in der Tat Bypass etwaige Mängel in den vergangenen Testverfahren für Wahrnehmungs Einfluss auf die Motorleistung gefunden. Aktuelle Studien unterstreichen die Bedeutung des Studiums der Balance zwischen diesen beiden Bewegungsklassen sowie die Verwendung der Segmente durch die spontane Nervensysteme für vorausschauende und vorausschau control ^19-21,23-24. Die neu statistisch definierten Klasse von spontanen automatische Bewegungen stellt neue Metriken und Funktionen, die sich als so entscheidend zu sein, wie die zielgerichtet diejenigen bisher zu sensomotorischen Veränderungen zu verfolgen und subtile Aspekte der natürlichen Verhaltensweisen zu quantifizieren gewesen.

Nach unserer Kenntnis bestehenden Forschungs auf der visuellen Zwei-Bäche-Hypothese konzentriert sich nur auf zielgerichtete Handlungen und damit keine Auswirkungen auf die automatische Übergangsbewegungen, die wesentlichen Komponenten auf die Vollendung des visuomotorischen Aktionsschleife sind zu ignorieren. Der Schwerpunkt muss daher auf die Bedeutung der automatischen Bewegungen, um sich voll zu erfassen beide Modi von Verhalten in der vorliegenden Paradigma zu Fragen der visuellen Wahrnehmungs-und Handlungsmodelle zu klären platziert werden. Hier Methoden entwickelt, um die Rolle des Top-down-Signalisierung im ventralen visuellen Strom auf Modulation der Bewegungsverhalten in der bewussten, zielgerichteten Handeln Domain in Verbindung mit spontanen, Transit untersuchenionalen Bewegungen mit einer robusten DII Reverse-Perspektive Reiz.

Gründe

Es wird vermutet, dass bei Top-down-visuelle Prozesse beeinflussen das sensomotorische System, voll Bewegungsbahnen in Richtung der Ziel eingebettet in der 3D-Perspektive umzukehren Szene unter der illusorischen Wahrnehmung wird von der Soll-Ansatz von der Wahrnehmung veridical (Abbildungen 1e ausgelöst unterscheiden und 1f). Da darüber hinaus die Illusion Wahrnehmung des reverspective Stimulus ist sehr ähnlich dem von einem geeigneten ("gezwungen") perspektivische Stimulus erhalten, erreicht zu einem eingebetteten Ziel auf einem reverspective ausgeführt ist daher ähnlich sein, Eigenschaften Lauf unter dem Einfluß des durchgeführten Illusion auf der reverspective Reiz (1c und 1f).

Wenn Top-down-visuelle Einflüsse keine Auswirkungen auf die Bewegungsbahn, dann wird die Hypothese aufgestellt, was gemacht und erreichter die illusorische Wahrnehmung würden die gleichen Eigenschaften wie Lauf unter dem veridical Wahrnehmung auf der reverspective Stimulus (Abbildung 1e) hergestellt sind, zeigen. In anderen Worten, sowohl illusorisch und veridical Wahrnehmung Lauf ähnlich in der Natur zu sein, so dass beide nach vorn Flugbahnen würde auf die wahre Geometrie des Stimulus zu handeln. Wie in der Vorwärts beobachteten Effekte erreichen zu übersetzen in die automatische Zurückziehen der Hand, ist unbekannt. Durch den Einsatz eines Motorvollanalyse, wollen wir unser Verständnis von Handlung und Wahrnehmung Schleifen, um die bestehenden Probleme bei der Hand zu klären.

Protocol

1. Aufbau der Vorrichtung Stimulus Konstruieren Sie eine bewegliche Plattform auf einer Laufschiene. Jeder Stimulus wird auf der bewegbaren Plattform in Abhängigkeit von der Art des Versuchs gefordert platziert werden. Sichern Sie die Spur auf einen Tisch in angemessener Höhe, die für die Reiz Plattform, um auf Augenhöhe mit dem Teilnehmer, sich vor dem Tisch sitzen werden kann. Bringen Sie eine versenkbare Federmechanismus auf den Stimulus-Plattform. Verbinden Sie den Eingang zu der F…

Representative Results

1. Hand Path Trajektorien Ergebnisse werden für Betr VT gezeigt. Die Wilks Lambda Teststatistik ermöglicht die Reduktion der dreidimensionalen Raumdaten in einen skalaren Wert, der durch die Verwendung der Determinanten. Die Wilks Lambda-Statistik verwendet die Likelihood Ratio Test , In dem die "innerhalb" Summe der Quadrate und Produkte bilden Matrix E, und die "Gesamt" Sum…

Discussion

Unsere Verfahren stellen eine Plattform für die Gültigkeit der wahrnehmungsAktionsModelle durch die Analyse der gesamten Entfaltung der Bewegung in Bezug auf das experimentelle Aufgabe zu testen. Das Paradigma kann modifiziert werden, um andere Arten von visuellen Reizen zu testen, um diesen Bereich der Forschung zu erweitern. Zum Beispiel können andere 3D-Diis auf das Gerät getestet werden, um zu sehen, wie Wechselwirkungen zwischen Top-down-und Bottom-up-Prozesse übersetzen auf verschiedene Reize. Die Methoden k?…

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