שיטות לחקור את ההשפעה של תהליכים חזותיים מלמעלה למטה על התנהגות מוטורית

Summary

לא ברור כיצד אותות מלמעלה למטה מהזרם החזותי הגחון משפיעים על תנועה. פיתחנו פרדיגמה לבדוק מנוע התנהגות כלפי יעד באשלית היפוך עומק 3D. הבדלים משמעותיים הם דיווחו בשני תנועות מכוונות, מכוון למטרה ופעולות אוטומטיות בתנאי צפייה מתעתעים ו ממשיים.

Abstract

מודעות תנועתית חשובה לנווט את הסביבה בהצלחה. כאשר אנו מתקשרים עם סביבתנו היומיומית, כמה היבטים של תנועה בכוונה מתוכננים, בעוד שאחרים באופן ספונטני להתרחש מתחת למודעות. המרכיב המכוון של דיכוטומיה זו, נחקר בהרחבה בכמה הקשרים, ואילו המרכיב הספונטני נשאר חקר תחת במידה רבה. יתר על כן, כיצד תהליכים תפיסתיים לווסת את שיעורי תנועה אלה עדיין לא ברור. בפרט, נושא לדיון כרגע הוא האם מערכת visuomotor נשלטת על ידי percept מרחבית המיוצר על ידי אשליה חזותית או בין אם הוא אינו מושפע מהאשליה ונשלט במקום על ידי percept הממשי. תפיסות bistable כגון אשליות 3D היפוך עומק (DIIs) לספק הקשר מצוין ללמוד אינטראקציות ואיזון כזה, במיוחד כאשר נעשה שימוש בשילוב עם תנועות יד לאחיזה. במחקר זה, המתודולוגיה שפותחה המשתמשת DiI לקלארify את התפקיד של תהליכים מלמעלה למטה על פעולת מנוע, במיוחד לחקור כיצד מגיע ליעד בDiI מושפע בשני תחומים התנועה מכוונים וספונטניים.

Introduction

ראייה ל- תפיסה לעומת חזון תמורת פעולה

כדי לנווט בסביבה בהצלחה, מידע ממערכת הראייה הוא מנוצל כדי לעזור לתאם תנועה אנושית. כיצד מידע חזותי שנבחר ועדיף להשפיע על פעולות מוטוריות עדיין לא ברור. שתי תחזיות אנטומיים עיקריות נובעות מקליפת הראייה העיקרית ליצירת הגחון ("מה", או "חזון לתפיסה") מסלול, המשתרע על השטח הזמני, והגב ("שבו", או "חזון לפעולה") מסלול , לאונה הקודקודית ^1-2. זרם הגחון הוא מעורב בניצול מידע חזותי לתהליכים תפיסתיים כגון זיהוי אובייקט והזדהות, ואילו הוא חשב הזרם הגבי לעבד באופן בלעדי אותות להכוונה פעולה ומודעות מרחבית. השאלה שנשאלת היא האם תהליכים מלמעלה למטה מנחל הגחון לעצב את האופן שבו תנועות מבוצעות.

ומקרה מחקר amous של DF חולה, הוערך על ידי גודייל ומילנר ב1992, סיפק ראיות ותמיכה בהשערה שני זרמים החזותיים, הטוענת כי תהליכי נחל הגחון ועל גב הם להפרדה לתפיסה ופעולה ³ חזקות. בתאוריה, אותות מלמטה למעלה של פרלקסה תנועה ופער משקפת יכולים לעקוף מידע תפיסתי מלמעלה למטה, כמו ידע מוקדם והיכרות על מנת להנחות את פעולותינו באופן מדויק, מה שמראה כי תכנון מנוע הוא אטום לשליטת זרם הגחון. DF, שסבל מאגנוזיה צורה ויזואלית הנגרמת על ידי נגעים עורפי הגחון דו צדדיים, נשמרים יכולת אחיזה מדויקת כלפי אובייקטים שיש לה קושי הכרה, תמיכה בהנחה של ההשערה שני זרמים החזותיים ^3-4. בגלל מקרים כמו DF, הונח כי הדיכוטומיה זרם הגחון-הגבי התפקודית הייתה קיימת גם באנשים בריאים, nonpathological. עם זאת, אם ממצאים אלה מספקים הוכחה לabsoחלוקת אוטה עבודה לתפיסה ופעולה באוכלוסיות neurotypical כבר התווכח בלהט בעשרים השנים האחרונות ^5-10.

השימוש באשליות להפריד תפיסה ופעולה

כדי לבדוק את ההשערה של שני זרמים החזותיים בנושאי neurotypical, חוקרים להעסיק אשליות חזותיות כדי לחקור כיצד פסקי דין תפיסתי מוטים של הסביבה משפיעים על הפעולות המוטוריות שלנו. האשליה Ebbinghaus / Titchener, למשל, משתמשת בדיסק יעד מוקף בדיסקים קטנים יותר, שנראה כגדול יותר מדיסק אחר באותו הגודל מוקף בעיגולים גדולים יותר; זאת בשל השפעת גודל ניגודיות ^11. כאשר משתתפים יגיעו לתפוס את דיסק היעד, אם ההשערה של שני זרמים נכון, אז צמצם האחיזה של היד תופסת בדיסק היעד יהיה מושפע מהאשליה, שגורם למשתתף לפעול על הגיאומטריה האמיתית של דיסק היעד ולא להסתמך על estim גודל תפיסתי השגויאטס. Aglioti et al. בדוח למעשה התנהגות זו, חשיבה שתהליכים חזותיים נפרדים למשול פעולות מיומנים ותפיסה מודעת ^11. לעומת זאת, קבוצות אחרות במחלוקת בתוצאות אלה, לא מצאו ניתוק בין תהליכי תפיסה ופעולה כאשר השליטה בזהירות את ההתאמה של משימות תפיסתיות וחמדניות, המציעה שילוב של מידע זרם וויזואלי במקום הפרדה ^12. למרות מספר מחקרי מעקב שנערכו כדי לאמת או להפריך את ההשערה של שני זרמים ויזואלי באמצעות האשליה Ebbinghaus, יש חלקים מתחרים של ראיות כדי לתמוך בשני הצדדים של הוויכוח ^13.

כדי לחקור את ההשפעה של תפיסה חזותית בתהליכי פעולה נוסף, אשליות 3D היפוך עומק (DiI) יש גם נוצלו. DIIs לייצר תנועה מדומה והיפוך עומק נתפס של סצנות שבהן זוויות קעורות פיזי נתפסות כקמורה ולהיפך ^14. הולואשליה פנים היא דוגמא לDiI שיוצר את התפיסה של פנים רגילים, קמורים אף הגירוי הוא קעור פיזי, להפליל את התפקיד של השפעות מלמעלה למטה כמו ידע מוקדם והטית קמירות לעורר percept האשליה ^15-16. למרות מאמצים לאפיין מנוע התנהגות להגיע למטרות על האשליה פנים חלולה, ראיות נותרת דו משמעית: מחקר אחד מדווח השפעה על תפוקת מנוע ¹⁷ ואחר לא ^18. מחקרים אלו מסתמכים על השוואת הערכות עומק תפיסתי לנקודת סיום חישובי מרחק של היד ביחס למטרות הממוקמים באשלית פן חלולה. תוצאות סותרות על פעולות שבוצעו על סוג זה של גירויים עשויות להיות תוצאה של השינויים בשיטות בשימוש על ידי חוקרים. בגלל הדרך שבה מידע הגחון וזרם הגבי מנוצל עדיין עד לדיון, מחלוקת זו ניצוצות הצורך בגירוי חזק יותר עם אמצעים מתקדמים נוספים של behavio מנועr.

זו בדיוק הסיבה בטכניקה פותחה באמצעות גירויים הפוך פרספקטיבה, המכונות גם "reverspectives", המהווים סוג אחר של ¹⁴ DIIs. רמזי פרספקטיבה ליניארית שמצוירים על משטחים מישוריים 3D piecewise לייצר תחרות בין הגיאומטריה הפיסית של הגירוי ואת הסצנה המצוירת בפועל. אותות חושיים מונע נתונים, כגון פער ​​משקפת ופרלקסה התנועה להעדיף percept הממשי של הגיאומטריה הפיסית, ואילו היכרות מבוססת חוויה עם פרספקטיבה מעדיפה את percept עומק ההיפוך (איור 1). היתרון של reverspective הוא שהיא מאפשרת למיקום יעד על משטח גירוי שנתפס בתפיסה המרחבית באשליה שונה בכמעט 90 מעלות מהאורינטציה שלו פיזית (1E דמויות ו1F). הבדל עצום זה מאוד מקל בדיקה האם תנועות הישג יד למטרות אחיזה הן או אינם influenced ידי האשליה. רעיון זה הוא מפתח לבודק האם או לא פעולות מוטוריות שבוצעו על reverspective מושפעות מהשפעות מלמעלה למטה מנחל הגחון.

חוגים תנועה במודלי תפיסת פעולה

אם אסטרטגיות מנוע שונות מועסקות על פי תפיסות כוזבות ו ממשיות כאשר תופס לכיוון יעד בגירוי reverspective, אז זה ניתן לעקוב בקלות על ידי לימוד העקמומיות של הגישה של היד. יתר על כן, ניתוח של תנועת התגלגלות שלמה מחניכה של התנועה מכוונת המטרה להכחשה הספונטנית, האוטומטית של היד בחזרה למצב המנוחה שלה עשוי בעוקף למעשה כל ליקויים שנמצא בעבר בשיטות של בדיקות על השפעה התפיסתי על תפוקת מנוע. מחקרים שנעשה לאחרונה מדגישים את החשיבות של לימוד האיזון בין שני סוגי התנועה אלה, כמו גם השימוש בקטעים הספונטני של מערכת העצבים לcontro החזוי והציפייהl ^19-21,23-24. הכיתה החדשה שהוגדרה מבחינה סטטיסטית של תנועות ספונטניות אוטומטיות מספקת מדדים ותכונות שלהתברר חיוני כמו אלה מכוונים המטרה היו עד כה כדי לעקוב אחר שינויים חושיים מוטוריים ולכמת היבטים עדינים של התנהגויות טבעיות חדשים.

למיטב ידיעתנו, מחקר קיים על השערת שני זרמים החזותיים מתמקד רק במעשים מכוון מטרה, ובכך מתעלמים מכל השפעות על תנועות מעבר אוטומטיות שהם מרכיבים משמעותיים להשלמת לולאת פעולת visuomotor. דגש לכן יש להציב על החשיבות של תנועות אוטומטיות על מנת ללכוד באופן מלא את שני המצבים של מנוע התנהגות בפרדיגמה הנוכחית להבהיר סוגיות הנוגעות לדגמי תפיסת פעולה חזותיים. הנה שיטות שפותחו כדי לחקור את תפקידה של מלמעלה למטה איתות בנחל הגחון החזותי על ויסות מוטורית התנהגות בתחום הפעולה המכוונת, מכוון למטרה בשיתוף עם ספונטני, מעברתנועות ional באמצעות גירוי הפוך פרספקטיבה DiI חזק.

רציונל

השערה הוא כי, אם תהליכים חזותיים מלמעלה למטה להשפיע על המערכת החושית המוטורית, מסלולי תנועה מלאים לעבר המטרה מוטבעת בסצנה הפוכה פרספקטיבת 3D תחת percept האשליה יהיה שונה מהגישה היעד שהושרו על ידי percept הממשי (1E דמויות ו1F). יתר על כן, מאז percept האשליה של גירוי reverspective הוא דומה מאוד לזו שהושגה על ידי גירוי פרספקטיבה נכון ("כפייה"), מגיע שבוצע לעבר יעד מוטבע על reverspective ולכן צריך להיות דומה במאפיינים לדרגים שנערכו תחת ההשפעה אשליה על גירוי reverspective (1c דמויות ו1F).

אם השפעות חזותיות מלמעלה למטה שאינן משפיעות על מסלול התנועה, אז זה השערה הוא כי מגיע und עשהאה percept האשליה היה בתערוכה אותם המאפיינים כמו מגיע שנעשה תחת percept הממשי על גירוי reverspective (איור 1e). במילים אחרות, מגיע percept גם אשליה ו הממשיים יהיה דומה במהותו, באופן ששני נתיבי המסלול קדימה יפעלו על הגיאומטריה האמיתית של הגירוי. איך השפעות שנצפו בקדימה להגיע לתרגם בהכחשה האוטומטית של היד אינה ידוע. על ידי העסקת ניתוח מנוע מלא, אנו שואפים לקדם את ההבנה של פעולה ותפיסה שלנו לולאות כדי להבהיר את הבעיות קיימות בהישג היד.

Protocol

1. בניית מנגנון התמריצים לבנות פלטפורמה ניד על מסלול החלקה. כל גירוי יוצב על הפלטפורמה ניד תלוי בסוג של ניסוי קרא. לאבטח את המסלול על גבי שולחן בגובה מתאים המאפשר לפלטפורמת הגירוי להיות בגוב?…

Representative Results

1. מסלולי נתיב יד תוצאות מוצגות לVT נושא נציג. למבדה מבחן סטטיסטיקה של ילק מאפשרת ההפחתה של נתוני החלל תלת ממדים שלנו לערך סקלרי על ידי השימוש בגורמים. נתון למבדה של ילק משתמש במבחן יחס הסיכוי <img alt="" fo:content-width=".8in" src="/files/ftp_upload/51422/5142…

Discussion

השיטות שלנו לספק פלטפורמה על מנת לבחון את תוקפם של מודלים תפיסת פעולה על ידי ניתוח כל התגלגלות של תנועה ביחס למשימה הניסיונית. פרדיגמה יכולה להיות שונה כדי לבחון סוגים אחרים של גירויים חזותיים להרחיב תחום זה של מחקר. לדוגמא, ניתן לבדוק 3D DIIs האחר על המכשיר כדי לראות כי?…

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