Crossmodal целевая Конгруэнтность как средство получения объективной поведенческой измерения в иллюзии Paradigm резинкой
Summary
Мы показываем, как объективная мера может быть использована в широко используются резиновые парадигмы иллюзию руки. Эта мера получены путем модификации хорошо установленных crossmodal задача конгруэнтность. Эта задача позволяет исследовать процессы мультисенсорной которые имеют решающее значение для модуляций тела представлений как в иллюзии резинкой.
Abstract
Иллюзия резиновой руки (RHI) является популярной экспериментальной парадигмы. Просмотр участников прикосновение к искусственной руки резиновые в то время как самих участников скрытая рука коснулась. Если рассматриваемый и чувствовал прикосновения приведены в то же время, то этого достаточно, чтобы вызвать убедительным опытом, что резиновая рука собственноручно. RHI может быть использован для исследования, как именно мозг строит различных представления органа по собственному телу. Такие представления имеют решающее значение для успешного взаимодействия с внешним миром. Для получения субъективной мерой RHI, исследователи обычно попросить участников оценить такие утверждения, как "Я чувствовала, как будто резиновая рука была моей руки". Здесь показано, как crossmodal задачу конгруэнтности может быть использована для получения объективной поведенческой меру в рамках этой парадигмы.
Вариант crossmodal задачу конгруэнтности мы используем включает презентации тактильных и визуальных целей дистракторов. ТаргETS и дистракторов пространственно конгруэнтны (т.е. тот же палец) на некоторых испытаний и несравнимы (т.е. другой палец) на других. Разница в производительности между инконгруэнтное и конгруэнтно испытаний – crossmodal эффект конгруэнтности (CCE) – индексы мультисенсорной взаимодействий. Важно отметить, что CCE модулируется как, просмотрев рукой, а также синхронность просматривать и чувствовал прикосновение, которое оба решающих факторов для RHI.
Использование crossmodal задача конгруэнтность в парадигме RHI имеет несколько преимуществ. Это простой поведенческой мерой, которая может быть повторен столько раз, и которые могут быть получены в течение иллюзию а участники просмотра искусственной руки. Кроме того, эта мера не восприимчивы к наблюдателем и экспериментатором предубеждений. Сочетание парадигмы RHI с crossmodal задачу конгруэнтности позволяет, в частности, для исследования процессов мультисенсорного которые имеют решающее значение для модуляций тела предстионы, как в RHI.
Introduction
Мы показываем, как объективная мера эффекты в обычно используемых резиновых парадигмы иллюзию руки можно получить, комбинируя эту парадигму с устоявшейся crossmodal задачу конгруэнтности.
В RHI парадигмы Просмотр участников сенсорный на искусственной руке резиновую а самих участников скрытые рука коснулась. Если рассматриваемый и чувствовал прикосновения приведены в то же время, то этого достаточно, чтобы вызвать убедительным опытом, что резиновая рука собственноручно для большинства участников. Когда сенсорный дается асинхронно то RHI отменена или уменьшена. Как следует из названия, парадигма RHI обычно включает в себя руки, однако подобный парадигмы были также созданы для всего тела 1-3. Эксперименты с использованием этой парадигмы могут изучить условия, которые модулируют тела представлений. Предыдущие эксперименты показали, например, что оба просмотр форма тела, а также синхронностьдано сенсорным важные сигналы для представления собственного тела 4,5. Таким образом, RHI как экспериментальная парадигма может быть использована, чтобы пролить свет на то, как мозг создает и обновления различных представлений для собственного тела 4-7. Такие представления тела поддерживают многие жизненно важные процессы при взаимодействии с внешней средой. Более того, изменения тела представления связаны с многих клинических нарушений, например хронической боли, расстройства пищевого поведения и шизофрении 8-10.
Чтобы исследовать механизмы, лежащие в строительстве отдельного органа представления исследователи использовали ряд мер, которые модулируются в иллюзии парадигмы резинкой. Как правило, исследователи попросить участников оценить такие утверждения, как "Я чувствовала, как будто резиновая рука была моей руке." по шкале от -3 до +3 7,11. Другой, более косвенных мер, которые часто используются включает просят участников указать Positiна их собственной рукой до и после иллюзии вызывали 12. Положение рук, как правило, воспринимается как ближе к резиновой рукой после RHI индуцируется ("проприоцептивной дрейф»).
Исследователи также использовали физиологические меры по индексу влияния экспериментальных манипуляций в RHI, например, проводимость кожи ответов при внезапной угрозе (например нож приближается) к резиновой рукой воспринимается 13,14. RHI также была связана с небольшим изменениям температуры кожи, которые могут быть измерены 15. Преимущество этих физиологических параметров является то, что они происходят автоматически и, следовательно, менее подвержены потенциал экспериментальных смещений. Потенциальные недостатки этих методов включают адаптации физиологической реакции в течение экспериментальных манипуляций. Кроме того, физиологические процессы эти меры задействовать в целом можно отменено в определенных групп пациентов (напримерхронические боли, расстройства пищевого поведения и шизофрении см. дополнительный материал в 15).
Наши конкретной целью было получение объективной меры поведенческих эффектов в иллюзию резиновой рукой, которая является менее восприимчивой к возможным наблюдателя или экспериментатор смещений. Для этого мы объединили RHI с crossmodal задачу конгруэнтности. Эта задача включает в себя ускоренное принудительного выбора расположения дискриминации целей в одной модальности в то время, дополнительные стимулы представлены в различной модальности 16,17. Эта мера таким образом, включает в себя относительно простой задачей, которая в отличие от физиологических показателей может быть повторно вводить много раз. Кроме того, в отличие от "проприоцептивной дрейф" эта мера может быть получена на линии во время иллюзией то время как участники просмотра искусственной рукой. И сочетание парадигмы RHI с crossmodal задачу конгруэнтности позволяет, в частности, для исследования процессов мультисенсорного которые являются критическими для модуляцииlations тела представления, как в RHI 4,5,18. Мы считаем, что CCE мера подходит для изучения изменений в теле представительства в группах пациентов. Мы считаем, что это особенно верно для изучения заболеваний, которые включают в себя комплекс когнитивные, мотивационные и физиологические изменения, которые могут повлиять в целом более субъективные и физиологические меры RHI.
В варианте, который мы используем для RHI, тактильные целей (коротких вибрации) представлены различные пальца (например индекс и средний пальцы) одной руки. Участникам просто просили указать, какой палец получил тактильной стимуляции, нажав одну из двух кнопок свободной рукой. Дистракторов являются визуальные раздражители (короткие мигания огоньков), которые установлены над пальцами просматриваемые резиновой рукой. Эти визуальные раздражители происходят близко по времени к тактильным раздражителям. Важно отметить, что визуальные стимулы появляются на том же пальце – пространственно конгруэнтны – й половиневремя е и происходят на другой палец – пространственно инконгруэнтный – другой половине. Пространственно конгруэнтным визуальные стимулы улучшения локализации тактильных цели, в то время как пространственно инконгруэнтное визуальные стимулы могут торможения этого процесса. Общее различие в производительности между инконгруэнтный и конгруэнтно испытаний, известна как crossmodal эффект конгруэнтность (CCE), отражает влияние визуальной информации о различения тактильных целевые местоположения и, таким образом индексы мультисенсорного взаимодействий.
Просмотр ручной формовки 19-21, а также синхронность данного сенсорного 22 в RHI определяет величину CCE. Другими словами, величина индексов CCE сколько визуальные стимулы возле резиновой рукой влиять на отклик на прикосновения на собственной руке. Когда участники испытывают резиновой рукой, чтобы иметь собственную руку своей то CCE для визуально-тактильных раздражителей увеличивается. Считается, что RHI приводит к изменениям в мультисенсорной Processing которые, вероятно, повышает взаимодействие между тактильных и зрительных раздражителей 5,18.
Ранее мы использовали сочетание RHI и crossmodal конгруэнтность задача исследовать экспериментальные эффекты в RHI 22. Другие показали, что CCE величина может быть использована в качестве меры в целом иллюзии тела, которые включают более глобальных аспектах тела представления 23. В этом исследовании участники дискриминации расположения тактильных раздражителей вибрации на спинах. В то же время участники осмотрели их тела с позиции, как если бы стояли 2 м позади собственного тела с помощью камеры и закрепленными на голове. Участники могли также видеть огни, которые были либо вспыхнул в том же месте, что и тактильные целей (конгруэнтны испытания) или в другом месте (инконгруэнтное испытаний). В дополнение к задаче crossmodal конгруэнтности, авторы также погладил спинах участников. Это было гладить либо в синChrony с осмотрено штрихов или в асинхронности. Эта манипуляция вызвали в среднем разница в опыте тела собственности, а также повлияло на величину CCE. Таким образом, CCE величина может быть использована как объективная мера для изменения как в RHI а также в "целом иллюзию тела. Комбинации этих парадигм с crossmodal задачу конгруэнтности позволяют, в частности, зондирование мультисенсорной процессы, которые имеют решающее значение для возникновения этих иллюзий. Мы теперь будут обеспечивать подробное, шаг за шагом, описание, как мы реализовали задачу crossmodal конгруэнтности в парадигме RHI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы продемонстрировали, как объективная мера эффекты в обычно используемой парадигмы RHI можно получить, комбинируя эту парадигму с устоявшейся crossmodal задачу конгруэнтности. Величина crossmodal эффект конгруэнтность значительно возрастает, когда RHI индуцируется.
Стимулирование, как указано в иллюзию резиновой руки парадигмы модулирует некоторые аспекты, связанные с телами событий, таких как теле-собственности и телом место. Научных исследований получены доказательства того, что несколько процессов, связанных с восприятием, гомеостаз и действия модулируются в RHI 14,15,22,26,27. Важно отметить, что сочетание парадигмы RHI с crossmodal задача конгруэнтность позволяет, в частности, для исследования мультисенсорного процессы, которые являются критическими для всех этих аспектов.
Оба просмотра рукой и синхронность поглаживание в RHI, а также в целом иллюзию тела, как было показано, др.так модулировать величину CCE 20,22,23. Crossmodal задача конгруэнтность обеспечивает относительно простой он-лайн мерой, которая может быть повторен столько раз и не восприимчив к наблюдателю и экспериментальных смещений.
Потенциальные недостатки использования этой задачи в том, что она может быть более трудоемким и может быть технически более сложной по сравнению с другими мерами. Кроме того, измерение эффектов RHI само по себе может модулировать иллюзии. Важной задачей для crossmodal задача конгруэнтность является то, что она включает в себя мультисенсорный визуальные и тактильные раздражители, которые могут независимо щетка поглаживание модулировать тело представление changes.The crossmodal задача конгруэнтность сам по себе может таким образом влиять на эффект щетка поглаживание в RHI. Мы обнаружили, что поглаживание перед каждым crossmodal испытание конгруэнтность является более эффективным, чем просто поглаживание в начале целый набор испытаний 22. Кроме того, Aspell соавт. (2009) осног что представление визуальные и тактильные стимулы для crossmodal задача конгруэнтность дальше друг от друга (например, с небольшой задержкой 150-250 мс) усиливает действие предварительного поглаживание. Такая небольшая задержка по-прежнему позволяет для мультисенсорных взаимодействий 28, но снижает интерференцию зрительно-тактильных раздражителей на манипуляции RHI. Кроме того, мы обнаружили, что эффект поглаживание синхронно уменьшается при использовании crossmodal задача конгруэнтность и в то же время размещение резиновой рукой относительно близко к реальной рука 22. Скорее всего, это отчасти из-за относительно длительного интервала стимуляции (до 15 мин) и, возможно, отчасти потому, что асинхронное состояние также включает crossmodal visuotactile стимуляции делает это условие "больше синхронной" или "меньше асинхронным", чем это обычно было бы. Поэтому мы рекомендовали бы использовать большее расстояние между руками При реализации этого метода. В целом, мультисенсорной стимулов в crossmodal конгруENCY задача сама по себе может модулировать тело представления, изменяя количество общих синхронных или асинхронных мультисенсорного стимуляции. При сравнении синхронный с асинхронным стимуляции в иллюзии парадигмы, он, таким образом, важно обеспечить, чтобы щетка поглаживание приводит к относительно более общий синхронный или асинхронный визуально-тактильной стимуляции. Это может быть достигнуто путем проб за испытание щетка поглаживание и используя короткую задержку между visuotactile crossmodal стимулы задача конгруэнтность.
Наши предыдущие исследования показали, влияние манипуляции на RHI CCE 22. Тем не менее, другие аспекты, которые были изучены для других мер RHI еще должны быть исследованы. Например, было бы интересно изучить, если степень RHI, например, из опыта владения связано с CCE величины и если CCE изменения величины с течением времени. Кроме того, было бы интересно исследовать, если CCE эффектов во время RHI сравнимывозможность наблюдать результаты с той же задачей на реальную руку.
Подводя итог, мы показали, что задача crossmodal конгруэнтности может быть использована для получения объективной поведенческой мерой в иллюзию резиновой руки. Эта поведенческая задача относительно проста и мы думаем, что она подходит для изучения изменений в теле и представлений, лежащих в основе мультисенсорной обработки как населения в целом, а также групп пациентов. Тем не менее, важно отметить, что эта мера не может быть причинно связаны с субъективными переживаниями в иллюзию резиновой руки 29. Вполне вероятно, что как объективные, так и субъективные показатели опираются на общих или сходных мультисенсорной механизмов, но, возможно, также на отдельных механизмов. В зависимости от исследования вопроса, было бы целесообразно получить объективную поведенческие меры, а также более субъективной мерой использованием оценочных шкал.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MAW финансируется королевы Елизаветы II стипендий (DP 0984919) из Австралийского исследовательского совета.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| artificial hand | Otto Bock Australia Pty. Ltd | passive arm prostheses | other company or custom made is possible |
| paint brushes | |||
| custom-made box | e.g. cardboard or wood | ||
| 2 tactors e.g. small speakers | e.g. Altronics, China | C0600 (Mylar Cone Speaker) | other tactors can be used for example bone conductors (from hearing aids, e.g. Oticon) or electromagnetic solenoid-type stimulators (e.g. dancerdesign.co.uk) |
| 2 light-emitting diodes (LEDs) | e.g. A-Bright Industrial Co., LTD | AL-513YD-004 | |
| computer with mouse | |||
| Presentation software | Neurobehavioural Systems | Presentation | other software can be used |
| headphones and recorded sound file as metronome |
Referenzen
- Ehrsson, H. H. The experimental induction of out-of-body experiences. Science (New York, N.Y.). 317, 1048 (2007).
- Lenggenhager, B., Tadi, T., Metzinger, T., Blanke, O. Video ergo sum: manipulating bodily self-consciousness. Science (New York, N.Y.). 317, 1096-1099 (2007).
- Petkova, V. I., Ehrsson, H. H. If I were you: perceptual illusion of body swapping. PloS one. 3, e3832 (2008).
- Tsakiris, M. My body in the brain: a neurocognitive model of body-ownership. Neuropsychologia. 48, 703-712 (2010).
- Ehrsson, H. H., Stein, B. E. . The New Handbook of Multisensory Processing. , (2012).
- Blanke, O. Multisensory brain mechanisms of bodily self-consciousness. Nature Reviews Neuroscience. , (2012).
- Botvinick, M., Cohen, J. Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see. Nature. 391, 756 (1998).
- Eshkevari, E., Rieger, E., Longo, M. R., Haggard, P., Treasure, J. Increased plasticity of the bodily self in eating disorders. Psychol. Med. , 1-10 (2011).
- Moseley, G. L., Gallace, A., Spence, C. Bodily illusions in health and disease: physiological and clinical perspectives and the concept of a cortical ‘body matrix’. Neuroscience and Biobehavioral reviews. 36, 34-46 (2012).
- Thakkar, K. N., Nichols, H. S., McIntosh, L. G., Park, S. Disturbances in body ownership in schizophrenia: evidence from the rubber hand illusion and case study of a spontaneous out-of-body experience. PloS one. 6, e27089 (2011).
- Longo, M. R., Schuur, F., Kammers, M. P., Tsakiris, M., Haggard, P. What is embodiment? A psychometric approach. Cognition. 107, 978-998 (2008).
- Tsakiris, M., Haggard, P. The rubber hand illusion revisited: Visuotactile integration and self-attribution. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 31, 80-91 (2005).
- Armel, K. C., Ramachandran, V. S. Projecting sensations to external objects: evidence from skin conductance response. Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences. 270, 1499-1506 (2003).
- Ehrsson, H. H., Wiech, K., Weiskopf, N., Dolan, R. J., Passingham, R. E. Threatening a rubber hand that you feel is yours elicits a cortical anxiety response. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 9828-9833 (2007).
- Moseley, G. L., et al. Psychologically induced cooling of a specific body part caused by the illusory ownership of an artificial counterpart. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 13169-13173 (2008).
- Spence, C., Pavani, F., Maravita, A., Holmes, N. Multisensory contributions to the 3-D representation of visuotactile peripersonal space in humans: evidence from the crossmodal congruency task. Journal of Physiology (Paris). 98, 171-189 (2004).
- Spence, C., Pavani, F., Maravita, A., Lin, M. C., Otaduy, M. A. . Haptic rendering: Foundations, algorithms, and applications. , 21-52 (2008).
- Makin, T. R., Holmes, N. P., Ehrsson, H. H. On the other hand: Dummy hands and peripersonal space. Behavioural Brain Research. 191, 1-10 (2008).
- Austen, E. L., Soto-Faraco, S., Enns, J. T., Kingstone, A. Mislocalizations of touch to a fake hand. Cognitive, Affective & Behavioral Neuroscience. 4, 170-181 (2004).
- Pavani, F., Spence, C., Driver, J. Visual capture of touch: out-of-the-body experiences with rubber gloves. Psychological Science. 11, 353-359 (2000).
- Walton, M., Spence, C. Cross-modal congruency and visual capture in a visual elevation-discrimination task. Experimental Brain Research. 154, 113-120 (2004).
- Zopf, R., Savage, G., Williams, M. A. Crossmodal congruency measures of lateral distance effects on the rubber hand illusion. Neuropsychologia. 48, 713-725 (2010).
- Aspell, J. E., Lenggenhager, B., Blanke, O. Keeping in touch with one’s self: multisensory mechanisms of self-consciousness. PloS. 4, e6488 (2009).
- Gallace, A., Soto-Faraco, S., Dalton, P., Kreukniet, B., Spence, C. Response requirements modulate tactile spatial congruency effects. Experimental Brain Research. Experimentelle Hirnforschung. 191, 171-186 (2008).
- Kalckert, A., Ehrsson, H. H. Moving a Rubber Hand that Feels Like Your Own: A Dissociation of Ownership and Agency. Frontiers in Human Neuroscience. 6, 40 (2012).
- Zopf, R., Harris, J. A., Williams, M. A. The influence of body-ownership cues on tactile sensitivity. Cognitive Neuroscience. 2, 147-154 (2011).
- Zopf, R., Truong, S., Finkbeiner, M., Friedman, J., Williams, M. A. Viewing and feeling touch modulates hand position for reaching. Neuropsychologia. 49, 1287-1293 (2011).
- Shore, D. I., Barnes, M. E., Spence, C. Temporal aspects of the visuotactile congruency effect. Neuroscience Letters. 392, 96-100 (2006).
- Rohde, M., Di Luca, M., Ernst, M. O. The Rubber Hand Illusion: feeling of ownership and proprioceptive drift do not go hand in hand. PloS one. 6, e21659 (2011).
