Summary

Motor Davranış Top-down Görsel Süreçlerin Etkisi keşfedin Yöntemleri

Published: April 16, 2014
doi:

Summary

Bu ventral görsel akışından yukarıdan aşağıya sinyaller hareketini nasıl etkilediğini belirsizdir. Biz 3D derinlik inversiyon illüzyonun bir hedefe doğru motor davranışlarını test etmek için bir paradigma geliştirdi. Önemli farklılıklar hayali ve veridical izleme koşullarında kasıtlı, amaca yönelik hareketler ve otomatik eylemler hem de bildirilmiştir.

Abstract

Kinestetik farkındalık başarıyla çevreyi gezinmek için önemlidir. Bizim günlük çevresi ile etkileşim yaparken diğerleri kendiliğinden bilinçli farkındalık altında meydana iken, hareket bazı yönleri kasten, planlanmaktadır. Spontan bileşeni araştırdı altında büyük ölçüde kalırken, bu ikiliğin kasıtlı bileşeni, çeşitli bağlamlarda yaygın olarak incelenmiştir. Ayrıca, nasıl algısal süreçler bu hareketi sınıflar modüle hala belirsizdir. Özellikle, bir anda tartışılan konu visuomotor sistemi görsel yanılsama tarafından üretilen mekansal algı ya da yanılsama etkilenmez ve veridical percept tarafından yerine yönetilir olmadığını yönetilir olup olmadığıdır. Böyle 3D derinlik inversiyon yanılsamalar (DIIs) olarak Bistable percepts ulaşmak-to-kavramak hareketleri ile birlikte kullanıldığında, özellikle bu tür etkileşimlere ve dengesini incelemek için mükemmel bir bağlam sağlar. Bu çalışmada, bir metodoloji Clar bir dII kullandığı geliştirilmiştirÖzellikle hem kasıtlı ve spontan hareket etki etkilenen bir DII üzerinde bir hedefe doğru ulaşır nasıl keşfetmek, motorlu eylem yukarıdan aşağıya süreçlerin rolünü ispat.

Introduction

Vision-için-Algısı vs Vision-için-Eylem

Başarıyla çevreyi gezinmek amacıyla, görsel sisteminden bilgileri insan hareketini koordine yardımcı olmak için kullanılmaktadır. Görsel bilgi seçilen ve motor eylemleri etkilemek için öncelik nasıl belirsizliğini koruyor. İki büyük anatomik projeksiyonlar ("ne", ya da "algı için vizyon") yolu, temporal bölgeye uzanan, ve dorsal ("", ya da "vizyon eylem") yol ventral oluşturmak için birincil görsel korteks ortaya çıkar , parietal lob 1-2. Dorsal akım münhasıran eylem rehberlik ve mekansal farkındalık için sinyallerini işlemek için düşünülen ise ventral akışı, böyle bir nesne tanıma ve tanımlama gibi algısal süreçler için görsel bilgileri kullanarak alakalıdır. Sorulan soru ventral akışından yukarıdan aşağıya işlemler hareketleri idam edildiği şekilde şekil olsun ya da değildir.

F1992 yılında GOODALE ve Milner tarafından değerlendirilen hasta DF amous vaka çalışması, güçlü deliller ve ventral ve dorsal akım süreçler algı ve eylem 3 için ayrılabilir olduğu iddia görsel iki akışları hipotezi için destek sağladı. Teorik olarak, hareket paralaks ve binoküler eşitsizlik aşağıdan yukarı sinyalleri motor planlama ventral akışı kontrolü vurdumduymaz olduğunu düşündüren, böyle doğru bizim eylemleri rehberlik etmek amacıyla, önceki bilgi ve aşinalık gibi yukarıdan aşağıya algısal bilgileri geçersiz kılabilirsiniz. Bilateral ventral oksipital lezyonlar nedeniyle görsel form agnozisi yaşadı DF, görsel iki akarsu hipotez 3-4 öncül destek, o zorluk tanıma vardı nesnelere yönelik doğru kavrama yeteneğini korudu. Çünkü DF gibi vaka çalışmaları, bu fonksiyonel ventral-dorsal akım ikiliği, aynı zamanda sağlıklı, patolojik olmayan bireylerde var olduğu kabul edilmiştir. Ancak olsun ya da olmasın, bu bulgular, bir mutlak için kanıt sağlamakalgı ve neurotypical nüfus eylem için emek ud bölümü hararetli son yirmi yıl 5-10 içinde tartışıldı.

Algı ve Eylem tutunuz için Yanılsamalar Kullanımı

Neurotypical konularda görsel iki akarsu hipotezi test etmek için, araştırmacılar çevrenin çarpık algısal kararları, bizim motorlu eylemleri nasıl etkilediğini araştırmak için görsel yanılsamalar kullanır. Ebbinghaus / Titchener yanılsama, örneğin, daha büyük bir daire ile çevrelenmiş olarak aynı boyutta bir diskten daha büyük olduğu görülmektedir diskler daha küçük bir disk ile çevrili bir hedef kullanmaktadır; Bu boyut kontrast etkisi 11 kaynaklanmaktadır. Katılımcılar iki akarsu hipotez geçerlidir eğer, disk hedef kavramak ulaştığınızda, daha sonra disk hedefe kapma elin kavrama açıklık katılımcı disk hedefin doğru geometri hareket etmeye neden yanılsama etkilenmemiş olacaktır yanlış algısal boyutu Estim güvenmek yerineates. Aglioti et al. Aslında raporunda bu davranış, ayrı görsel süreçleri yetenekli eylemleri ve bilinçli algı 11 yöneten o akıl. Tersine, diğer gruplar özenle yerine bir ayrılık 12 daha görsel akışı bir bilgi entegrasyonu öneren, algısal ve kavrama görevlerin eşleşmesini kontrol ederken algı ve eylem süreçleri arasında bir ayrışma bulgu, bu sonuçlara itiraz var. Ebbinghaus Illusion kullanarak görsel iki akarsu hipotezi doğrulamak ya da çürütmek için yapılan çeşitli takip çalışmalara rağmen, argüman 13 iki tarafını destekleyecek kanıt rakip parçalar vardır.

Başka işlem süreçlerinin görsel algı etkisini araştırmak için, 3D derinlik inversiyon yanılsamalar (DII) da faydalanılmıştır. DIIs fiziksel içbükey açıları dışbükey olarak algılanan ve tersi 14 hangi hayali hareket ve sahneleri algılanan derinliği ters üretirler. HollowYüz Illusion uyaran hayali percept 15-16 ortaya çıkarmak için böyle bir ön bilgi ve dışbükeyliği önyargı gibi yukarıdan aşağıya etkilerin rol aldığı, fiziksel içbükey olmasına rağmen, normal bir dışbükey yüz algısını oluşturan bir DII bir örnektir. Hollow Yüz Illusion hedeflere ulaşmaya motor davranışını karakterize etmek çabalara rağmen, kanıtlar şüpheli kalır: başka bir 18 değil iken bir çalışma, motor çıkışı 17 üzerinde bir etkisi bildirir. Bu çalışmalar Hollow Yüz Illusion bulunan hedeflere el göreli mesafe hesaplamalarını son noktasını algısal derinlik tahminlerini karşılaştırarak güveniyor. Uyaranların bu tür gerçekleştirilen eylemler hakkında çelişkili sonuçlar araştırmacılar tarafından kullanılan yöntemler değişimlerin bir sonucu olabilir. Ventral ve dorsal akım bilgilerinden faydalan olduğu yolu tartışmaya kadar hala çünkü, bu tartışma motorlu behavio ek gelişmiş önlemler ile daha güçlü bir uyarıcı için ihtiyaç kıvılcımr.

Bir teknik yaygın DIIs 14 başka bir sınıfını oluşturur "reverspectives" olarak adlandırılan ters perspektif bir uyaranı kullanılarak geliştirildi tam nedeni budur. Parçalı 3D düzlemsel yüzeylerde boyalı doğrusal perspektif ipuçları uyaranın fiziksel geometri ve gerçek boyalı sahne arasındaki rekabeti üretirler. Bakış açısı ile deneyim-temelli aşinalık derinlik inversiyon percept (Şekil 1) yanadır oysa böyle binoküler eşitsizliğe ve hareket paralaks gibi veri odaklı duyu sinyalleri, fiziksel geometri veridical percept lehine. Reverspective avantajı olan yanılsaması altında uzaysal yönlendirilmesini algılanan fiziksel yönlenmesinden yaklaşık 90 derece farklılık gösteren bir uyarıcı yüzey üzerinde bir hedefin yerleştirilmesi için izin vermektedir (Şekil 1 e ve 1 f). Bu büyük fark, büyük ölçüde ulaşmak için-kavranmasına hareketler veya iltihaplanma olup olmadığını test kolaylaştırıryanılsama etkileniyor. Bu kavram reverspective üzerinde yapılan motorlu eylemler ventral akışından yukarıdan aşağıya etkilerden etkilenen olup olmadığını keşfetmek için anahtardır.

Algı-Eylem Modeller Hareketi Sınıflar

Bir reverspective uyaran bir hedefe doğru kapma zaman farklı motor stratejiler hayali ve veridical duyuma altında istihdam edilmektedir, o zaman kolayca elin yaklaşımının eğrilik inceleyerek izlenebilir. Ayrıca, geri dinlenme durumuna elin kendiliğinden, otomatik geri çekilme için amaca yönelik hareketinin başlangıcından itibaren tüm açılımı hareketin bir analiz aslında bypass motor çıkışında algısal etkisi için test geçmiş yöntemlere herhangi bir eksiklik bulmuş olabilir. Son çalışmalar, bu iki hareket sınıf arasındaki dengenin yanısıra tahmini ve beklenen contro için sinir sistemleri tarafından kendiliğinden bölümlerinin kullanımına dair önemini vurgulamakl 19-21,23-24. Kendiliğinden otomatik hareketlerin yeni istatistiksel olarak tanımlanmış sınıf yeni ölçümler ve hedefe yönelik olanlar duyusal-motor değişiklikleri izlemek ve doğal davranışların ince yönlerini ölçmek için şimdiye kadar olduğu gibi kadar önemli olduğu ortaya çevirmek özellikler sağlar.

Bilgimize, görsel iki akışları hipotezi mevcut araştırma, yalnızca böylece visuomotor eylem döngü tamamlanmasında önemli bileşenleridir otomatik geçiş hareketleri üzerinde herhangi bir etkisi yok sayarak hedefe yönelik eylemler üzerinde duruluyor. Vurgu bu nedenle tam bir görsel algı-eylem modellerine ilişkin konuları açıklığa kavuşturmak için mevcut paradigma içinde motor davranışları hem modları yakalamak için otomatik hareketlerin önemi üzerinde yerleştirilmelidir. İşte yöntemler spontan transit birlikte kasıtlı, hedefe yönelik eylem etki motor davranışlarını modüle üzerinde görsel ventral akışında yukarıdan aşağıya sinyal rolünü araştırmak için geliştirilmiştirsağlam DII ters perspektif uyaran kullanarak uğratarak hareketleri.

Gerekçe

Bu top-down görsel süreçleri hayali percept altında 3D ters perspektif sahnede duyusal-motor sistemi, gömülü hedefe doğru tam hareket yörüngeleri etkileyen eğer doğru sözlü percept (Şekil 1e tarafından ortaya hedef yaklaşımı farklı olacaktır, bu hipotezi ve 1f.) Reverspective uyaran hayali duyum bir ("zorunlu") uygun perspektif uyaranlarla elde edilen çok benzer olduğundan Ayrıca, bir reverspective üzerinde gömülü bir hedefe doğru yapılan ulaşır, bu nedenle etkisi altında yürütülen ulaştığında benzer özellikler olmalı reverspective uyaran (Şekil 1c ve 1f) yanılsamadır.

Yukarıdan aşağıya görsel etkiler hareket yörünge etkisi yoksa, o zaman yapılan und ulaştığı varsayılmaktadırer hayali duyum reverspective uyaran (Şekil 1e) hakkında veridical percept altında yapılan ulaştığı gibi aynı özellikleri gösterirler olacaktır. Diğer bir deyişle, hayali ve doğru sözlü hem de duyum ulaşır hem de ileri yörünge yolları uyaran gerçek geometrisi üzerinde hareket edeceğini şekilde, doğada benzer olacaktır. Ileri gözlenen etkileri elin otomatik geri çekilme çevirmek nasıl ulaşacağını bilinmiyor. Bir tam motor analiz istihdam, biz eylem ve algı anlayışımız eldeki mevcut sorunları açıklığa kavuşturmak için döngüler ilerlemek hedefliyoruz.

Protocol

1.. Uyarıcı Aparatı Binası Bir kayar parça üzerinde hareket edebilen bir platformu oluşturmaktadır. Her bir uyarıcı için adı deneme türüne bağlı olarak hareket edebilen bir platform üzerinde yerleştirilir. Uyaran platformu masanın önünde oturmak için katılımcı ile göz seviyesinde olmasını sağlayan uygun yükseklikte bir masa üzerine parçayı sabitleyin. Uyaran platformu için geri çekilebilir yay mekanizması takın. Bir devre kartına yay mekanizmasına gir…

Representative Results

1.. Hand Path Yörüngeler Sonuçlar Temsilcisi Konu VT için gösterilmiştir. Wilk'in Lambda test istatistiği belirleyicilerinin kullanımı ile bir sabit değere içine üç boyutlu alan verilerin azaltılması için olanak sağlar. Wilk'in Lambda istatistik olasılık oranı testi kullanır , Hangi kareler ve ürünlerin 'kapsamında' toplamı matrisi E, ve meydanlar ve ürün…

Discussion

Bizim yöntemleri deneysel görevi ile ilgili olarak hareketin açılımı tamamını analiz ederek algı-eylem modellerinin geçerliliğini test etmek için bir platform sağlar. Paradigma bu araştırma alanı genişletmek için görsel uyaranlara diğer tür test etmek için modifiye edilebilir. Örneğin, diğer 3D DIIs yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya süreçler arasındaki etkileşimleri çeşitli uyaranlara çevirmek nasıl görmek için cihaz üzerinde test edilebilir. Yöntemleri de algı ve eylem…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar ilk tasarım aşamasında yardım için bu çalışmada çalışma katılımcıları, Polina Yanovich, Joshua Dobiáš ve Robert W. Isenhower yardım için Vizyon Araştırma ve Duyusal-Motor Entegrasyon Laboratuvarı Laboratuvarı üyelerine de teşekkür ve Tom olur uyaran binada yaptığı yardım için Grace. Bu çalışma aşağıdaki kaynaklardan tarafından desteklenen: NSF Yüksek Lisans Araştırma Bursu Programı: Ödül # DGE-0937373, NSF CyberEnabled Keşif ve İnovasyon Tip I (Fikir): # 094158 Grant ve Rutgers-UMDNJ NIH Biyoteknoloji Eğitim Programı: Grant # 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

Referenzen

  1. Schneider, G. E. Two visual systems. Science. 163, 895-902 (1969).
  2. Ingle, D., Goodale, M. A., Mansfield, R. J. W. . Analysis of visual behavior. , (1982).
  3. Goodale, M. A., Milner, A. D. Separate visual pathways for perception and action. Trends Neurosci. 15, 20-25 (1992).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Westwood, D. A., Goodale, M. A. Perceptual illusion and the real-time control of action. Spat. Vis. 16, 243-254 (2003).
  7. Schenk, T. Visuomotor robustness is based on integration not segregation. Vis. Res. 50, 2627-2632 (2010).
  8. Schenk, T. No dissociation between perception and action in patient DF when haptic feedback is withdrawn. J. Neurosci. 32, 2013-2017 (2012).
  9. Gegenfurtner, K., Henriques, D., Krauzlis, R. Recent advances in perception and action. Vis. Res. 51, 801-803 (2011).
  10. Binkofski, F., Buxbaum, L. J. Two action systems in the human brain. Brain Lang. , (2012).
  11. Aglioti, S., DeSouza, J. F., Goodale, M. A. Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand. Curr. Biol. 5, 679-685 (1995).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Hill, H., Johnston, A. The hollow-face illusion: object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus. Perception. 36, 199-223 (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Torres, E. B. Two classes of movements in motor control. Exp. Brain Res. 215, 269-283 (2011).
  20. Torres, E. B. Signatures of movement variability anticipate hand speed according to levels of intent. Behav. Brain Func. 9. 10, 10 (2013).
  21. Torres, E. B., Heilman, K. M., Poizner, H. Impaired endogenously evoked automated reaching in Parkinson’s disease. J. Neurosci. 31, 17848-17863 (2011).
  22. Rencher, A. C. . Methods of multivariate analysis. , (2002).
  23. Torres, E. B., Zipser, D. Simultaneous control of hand displacements and rotations in orientation-matching experiments. J. Appl. Physiol. 96, 1978-1987 (2004).
  24. 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).
  25. Prime, S. L., Marotta, J. J. Gaze strategies during visually-guided versus memory-guided grasping. Exp. Brain Res. 225, 291-305 (2013).
  26. Schneider, U., et al. Reduced binocular depth inversion in schizophrenic patients. Schizophrenia Res. 53, 101-108 (2000).
  27. 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).
  28. Butler, P. D., Silverstein, S. M., Dakin, S. C. Visual perception and its impairment in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 64, 40-47 (2008).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Nguyen, J., Papathomas, T. V., Ravaliya, J. H., Torres, E. B. Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior. J. Vis. Exp. (86), e51422, doi:10.3791/51422 (2014).

View Video