Virtuell hånd med tvetydig bevegelse mellom selv og annen opprinnelse: Følelse av eierskap og "Annenprodusert" Agency
Summary
Mens tidligere forskning på kroppslig selvbevissthet antok at selv- og andre opprinnelsesbevegelser var merkbart skilles, tillater denne protokollen dem å være tvetydige på en virtuell hånd med utilsiktet små bevegelser. Dette gjør oss i stand til å observere ens erfaring dannet av SoO og annenprodusert SoA, i stedet for fravær av SoA.
Abstract
Følelsen av at en kroppsdel er ens egen kropp (følelse av eierskap; SoO) og følelsen basert på årsakssammenheng mellom ens vilje og handling (følelse av handlefrihet; SoA) har blitt anerkjent som grunnlag for vår kroppslige selvbevissthet. Tidligere ble den illusoriske SoO over en falsk kroppsdel (f.eks gummihånd) introdusert som gummihåndillusjonen (RHI). Videre ble det fastslått at man også kunne fremkalle en SoA over et objekt med bevegelser knyttet til ens tidligere intensjon. På den annen side innebærer postdiktiviteten til vår spontanitet at det i hovedsak er uatskillelig om handlinger stammer fra seg selv eller andre. Med andre ord, våre SoA eller daglige erfaringer oppnås i slike uatskillelige scenarier. Tidligere forskning har imidlertid opprettholdt forutsetningen om at selv- og andre opprinnelsesbevegelser er merkbart skilleseg. Her implementerer vi en protokoll for å gjøre disse aspektene tvetydige for deltakerne og å anslå om de kan føle SoO og / eller SoA og hvordan. For dette formål bruker vi et eksperiment ved hjelp av virtuell virkelighet, der deltakerne observerer virtuelle fingre som beveger seg veldig sakte (eller raskt eller ikke beveger seg) mens deres egne fingre ikke beveger seg. For evaluering av illusorisk SoO, er målinger av hudledningsresponser mot en knivtrussel vedtatt. I tillegg introduserer vi intervjuer ansikt til ansikt for å avgjøre om følelsene angående den langsomme bevegelsen samsvarer med den konvensjonelle SoA-definisjonen. Våre representative resultater tyder på at SoO er fremkalt over hånden, og ulike holdninger til å akseptere sin bevegelse som deltakerens egen med bevissthet om at de ikke oppsto det rapporteres av flertallet. Som resultatene viser, oppdager nyheten i denne protokollen at i en slik situasjon samarbeider SoO med en eksternt produsert SoA for å etablere sin egen kroppslige erfaring i stedet for uavhengigheten til SoO og SoA.
Introduction
Hvordan oppfatter man kroppen sin eller handlingene man har utført som ens egen? Disse følelsene utgjør vår kroppslige selvbevissthet og vår egen erfaring. Et slikt problem, spesielt når det gjelder “minimalt selv”, har blitt ansett å omfatte en følelse av eierskap (SoO), følelsen av å føle kroppen som ens egen, og en følelse av handlefrihet (SoA), følelsen av forfatterskap over kroppsligbevegelse 1. Mange studier på SoO / SoA har vært basert på komparatormodell2, der ens handlinger blir utsatt for internesammenligningsprosesser 3,4,5,6. Komparatormodellen beskriver en feed-forward loop som knytter intensjon med en prediksjon av ens bevegelse og en tilbakemeldingssløyfe knyttet sensorisk tilbakemelding til prediksjonen; disse løkkene har blitt anerkjent som SoA og SoO, henholdsvis1,6.
Som et middel til eksperimentell undersøkelse har kroppsoverføringsillusjoner blitt ansatt. En typisk tilnærming er gummihåndillusjonen (RHI), der synkron stryking av deltakernes skjulte hender og falske hender plassert foran dem fremkaller illusorisk eierskap av den falske hånden7. Mens den opprinnelige RHI refererer bare til SoO, har nylige implementeringer av RHI utstyrt med en bevegelig hånd tillatt vurdering av mekanismen til SoA som å gi erfaringer med feed-forward loop matchende til deltakerne. Selv om SoO og SoA sammenfaller i normaloppførsel 1,kan de være uavhengige av hverandre, og begge kan fremkales separat. For eksempel, hvis deltakerne blir vist en avatar, føler de bare en svak SoO, men ikke en SoA, eller hvis deltakerne ser hånden gjemmer tommelen fra en tredje persons perspektiv, føler de bare en SoA, men ikke en SoO8. En SoO fremkalt av en SoA har også blittrapportert 9, og forholdet mellom de to og hvordan begge sammen produserer kroppslig bevissthet er fortsatt åpne spørsmål.
Selv om SoA er et bredt begrep, er det ofte ansett som en følelse av en generert handling mens selv løsrevet fra den ytre verden. I denne forstand, for å evaluere SoA eksperimentelt, antas det at deltakerne selv manipulerer den virkelige kroppen eller den falske kroppen, for eksempel ved hjelp av et håndbilde projisert påen skjerm 10, en falsk hånd plassert på en trestang11, eller en hånd plassert på et deksel over deltakerens hånd12,13. I disse studiene, da den synlige falske hånden ble synkronisert med deltakergenerert bevegelse, ble fremveksten av SoA bekreftet. I tillegg, når bevegelsene ble eksternt generert ikke av en deltaker, men av en eksperimenterer ved hjelp av en fysisk tilkobling til hånden, ble det bekreftet at fraværet av SoA kunne oppstå, mens SoO ble beholdt. I disse studiene ble et par fravær og tilstedeværelse av byrået implementert av et par andre- og selvopprinnelsesbevegelser for deltakeren.
Spørsmålet oppstår: antyder fraværet av SoA at kroppsbevegelse er laget av andre unntatt den ene? Er det en klar adskillelse mellom meg og andre? Men selv kan innebære bevisstløshet som kan være andre i meg selv. Når det gjelder bevisstløshet, kan man ikke avgjøre om en bevegelse stammer fra ens selv eller andre. Selv om følelsen av autonom krampe er bestemt til å være relevant for bevisstløshet, har de tidligere eksperimentelle oppsettene ikke betalt oppmerksomhet til tvetydigheten til selv og andre. For å involvere bevisstløs bevegelse i et eksperiment, må man implementere et virtuelt trekk som ikke lett kan bestemmes som stammer fra deltakeren eller andre. Slik tvetydighet av deltakeren og andre er også observert i diskusjonen om “beredskap potensial”14. Beredskapspotensialet forut for fri vilje og bevisst bevissthet kan sammenlignes med andre og meg i en hjerne, henholdsvis15. Med andre ord, selvet og andre i ens selv er uatskillelige fra hverandre. Faktisk, atferdsmessig, har det blitt påpekt at SoA kan kjøpes på en postdictive måte16,17. Tatt i tanke på at vår SoA eller kroppslig selvbevissthet kan erverves i en slik selv / annen tvetydighet, mens tidligere forskning på SoO / SoA har blitt utført etter å ha gjort dem merkbart skilles, er det nødvendig å undersøke hva slags subjektiv erfaring oppstår når begge parter er tvetydige.
Her introduserer vi en protokoll som gjør det mulig for oss å evaluere SoO / SoA effekter på en virtuell hånd med små bevegelser slik at det er uklart om bevegelsen er selv- eller annen opprinnelse. Spesielt ved hjelp av virtuell virkelighet (VR), ble våre deltakere laget for å se en virtuell hånd fra den første personens perspektiv gjennom en hodemontert skjerm (HMD) uten å fortelle hvem hånden tilhører. Deres hånd ble gitt en taktil stimulans (stryke med en pensel) synkronisert med børstebevegelsen på hånden vist i HMD, og deretter, etter ett minutt, fingrene i videoen plutselig begynne å bevege seg sakte. Til sammenligning gjennomførte vi seks studier for hver deltaker, etter tre forhold (i duplikat): ingen håndbevegelse, langsom bevegelse (tvetydighet mellom selv- og annen opprinnelse), og rask bevegelse (tydeligvis ikke selv- men annen opprinnelse). For å evaluere SoO ble målinger av hudledningsrespons (SCR). Endringen i SCR under en presentasjon av en trussel ble brukt som en indikator på kroppslig selv18,19,20, som det gir en online og objektiv estimering. I denne studien definerte vi SCR som følge av en knivtrussel etter håndbevegelse som intensiteten av SoO18,19. Videre, for evaluering av SoA, ble subjektive rapporter samlet inn ved hjelp av ansikt-til-ansikt intervjuer etter alle RHI prosedyrer. Her kan det være ment at en slik tvetydig bevegelse mellom selv- og annen opprinnelse ville føre til at kroppsbevegelsen som stammer fra en annen, oppfattes som deltakerens egen. En slik omskriving av årsaksforholdet i SoA kan ikke fanges opp av den forhåndsetablerte metoden for å bare evaluere konsistensen mellom ens intensjon og ens handling. Derfor, mens deltakerne i konvensjonelle RHI-studier ble pålagt å score gitt uttalelser som beskriverfølelsen 13, tillater denne protokollen deltakerne å beskrive sine opplevelser med egne ord. Etter at de subjektive rapportene er samlet inn på en slik måte, er trinnene for å klassifisere og evaluere dem utarbeidet. Disse seriene gjør oss i stand til ikke bare å avgjøre om SoA var tilstede eller fraværende, men også for å observere hvordan deres opplevelser, som ble akseptert som sin egen erfaring, skilte seg fra den stereotypiske SoA.
Protocol
Representative Results
Discussion
Formålet med denne protokollen er å markere den iboende uatskilleligheten av om opprinnelsen til handlingen er deltakerens selv eller en annen. Det kan være ment at en slik uatskillelighet fører til at deltakerne aksepterer bevegelsen av fremmed opprinnelse som sine egne erfaringer. Her foreslo vi en metode for å samle følelsene i en slik situasjon, med henvisning til den konvensjonelle diskusjonen av SoO / SoA. Som et middel til å oppnå dette oppnås trinn 1.13 (forbereder videoen) og trinn 2.2.8 (viser det under plausible omstendigheter) ved å flytte oppførselen til den observerte kroppsdelen fra den faktiske. Noen andre trinn støtter dette målet fra følgende to punkter. Det første poenget er å gjøre det virtuelle bildet nærmere virkeligheten. Dermed er verden i videoen visuelt justert til den virkelige verden angående håndfunksjonene (trinn 1.4, 1.17 og 2.2.3), laboratorielandskap (trinn 1.1) og den motvendte eksperimentereren (trinn 2.2.1). I tillegg vil etablering av kryssmodal interaksjon også være effektiv, da det anses å være viktig, spesielt i hele kroppsoverføringsillusjonen24,25. Derfor ville det være effektivt å bruke et 360-graders bilde (trinn 1.2, matchende visuell informasjon og hodebevegelseskontroll) og å nøyaktig spore banene (trinn 2.2.8; matching av visuell og taktil følelse). Det andre punktet er å utvide tolkningen av (virtuell) visuell informasjon. Dette punktet ble også understreket i en annen studie som gjorde deltakerne usikre på om deres syn i HMD var virtuell eller ekte26. Mens forfatterne oppnådde dette målet ved å redusere den virtuelle og virkelige visuelle oppløsningen likt, brukte vi følgende to metoder i trinn 2.2.3, for å gi ingen informasjon om hva som ville bli vist og for å få seg til å slappe av. Disse bekymringene syntes å fungere med tanke på reaksjonen på et spørsmål “Gjett hvilken hånd du så på?” som vi ba alle deltakerne etter Q3 for å bekrefte gyldigheten av denne protokollen (dette er et ekstra spørsmål som ikke trenger å vises i protokollen). Da, i stedet for å ikke ha noen riktig svar på at det var en forhåndsinnspilt video, ble det funnet at de fleste av dem eksperimenterte med usikkerhet og tillater ulike muligheter.
I tillegg anses trinn 2.3 å være viktig for å vurdere slike følelser at den kroppslige bevegelsen som stammer fra andre oppfattes som ens egen, og som også kan inneholde motsetninger sett objektivt. Mens deltakerne i den typiske metoden bruker et spørreskjema om SoO/SoA, presenteres de forhåndsforberedte uttrykkene om følelsene først, i denne protokollen, blir de bedt om å beskrive sine følelser i egne ord. På denne måten kan vi unngå nytolkning av deres erfaring av eksperimentererens gitte uttrykk og å samle motstridende svar. Faktisk, som vist ovenfor, rapporterte flertallet av våre deltakere at det observerte trekket var kompatibelt med det som var relevant for dem. Videre kunne vi samle svarene “det var som mitt og ikke mitt” fra tre deltakere i trinn 2.3.4. I tillegg er det også bemerkelsesverdig at illusorisk sensorisk tilbakemelding ble rapportert i Type 3, selv om antallet var lite. De punktene som ikke hadde blitt observert i tidligere RHI-studier, kan gi oss ny innsikt.
Når det gjelder muligheter for å forbedre og feilsøke denne metoden, er et vanlig problem at nøyaktig sporing av penselbanen er viktig, men vanskelig. Faktisk forsvinner illusjonen så snart bevegelsen av børsten er asynkron7,27. Våre rapporterte også at følelsen av eierskap plutselig forsvant i det øyeblikket da eksperimentereren ikke klarte å spore ved et uhell. Selv om det har blitt rapportert at illusjonsintensiteten øker med økende kompleksitet og tilfeldighet av børstebevegelsen, anbefaler vi å ta en enkel bane som ikke er lett å forveksle i stedet for å ta risikoen. I tillegg, når det gjelder SCR-måling, kan man være bekymret for at deltakerne kan bli vant til den gjentatte knivtrusselen. I noen tidligere studier19,22, men eksperimentet ble utført mange flere ganger (for eksempel tretti ganger19). Denne protokollen foreslår to forsøk for hver betingelse, for totalt seks ganger per deltaker for å redusere byrden, som minimum antall ganger som ville avsløre forskjellen mellom de tre forholdene. Videre er det mulig å vurdere å øke antall studier for mer statistisk pålitelig datainnsamling og å studere effekten av iterasjon av studien. Et annet punkt viser materialtabellen vårt settet med utstyr som vi brukte til å oppnå våre representative resultater. Spesielt siden de hodemonterte skjermprodusentene ofte oppdateres til nye produkter, er katalognummeret (Oculus DK2) i tabellen nå avviklet. For øyeblikket kan det samme eksperimentet utføres ved hjelp av den nyeste modellen (Oculus Rift S eller Quest 2; i dette tilfellet er den tilsvarende skjermen en PC med Windows OS i stedet for Mac OS), og vi anbefaler at du utfører med produktet som er tilgjengelig på det tidspunktet.
En betydelig begrensning av denne protokollen er at estimeringen av SoA avhenger av den retrospektive metoden. Grunnen til at intervjuet ansikt til ansikt er satt som det siste trinnet i den eksperimentelle prosedyredelen og ikke bare etter målforsøkene (stien i den “langsomme” tilstanden), for eksempel generellemetoder 13,er å hindre deltakerne i å fokusere sin oppmerksomhet på spørsmålet i de påfølgende forsøkene. Med tanke på at denne risikoen hadde større innvirkning på hele eksperimentet, setter vi den nåværende ordren. På den annen side oppstår dette tilfellet der andre forsøk settes inn mellom målrettssaken og intervjuet risikoen for at den oppkjøpte følelsen ville bli blandet eller glemt. Her ble dette problemet redusert ved hjelp av spørsmål 1 og 2. Videre er bruken av generelle spørreskjemaer fortsatt retrospektiv. Derfor kan utvikling av en målemetode som kan utføres parallelt med eksperimentet ved hjelp av fysiologiske indekser som SCR, sies som et vanlig problem. Videre kan det være mulig å observere noen forskjeller når man sammenligner trendene i de subjektive rapportene mot langsomme og raske forhold. Selv om gjentatte spørsmål har en risiko for å påvirke deltakernes retrospektive subjektive rapporter, er en mulig tilnærming en sammenligning mellom grupper, for å spørre om bare én betingelse til hver.
Oppsummert har denne protokollen implementert en situasjon der SoO sameksister med SoA som er inkonsekvent på en kroppsdel, noe som skaper en god balanse mellom forskjell og konsistens mellom den viste tilstanden og den faktiske tilstanden. Denne gangen, for forenklingens skyld, er deltakernes virkelige hånd laget for å være stabil og den viste hånden er laget for å bevege seg litt, men det motsatte tilfellet gjelder også. I så fall er det viktig for hver deltaker å bevege fingrene med en jevn hastighet og avstand; Dermed er det nødvendig å bekrefte og praktisere denne prosessen i god tid på forhånd instruksjoner. Videre kan et bredt spekter av applikasjoner forestilles, for eksempel tilfelle med en endring i form og / eller antall viste fingre eller saken med intervensjon og / eller interaksjon med andres åpenbare hender.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av Waseda University.
Materials
| display | Apple Inc. | MacBookAir | for mirroring the screen which is shown to the participants in the HMD |
| head mounted display | Oculus VR Inc. | Oculus DK2 | for dispaying the 360° videos |
| metronome apptication | ihara-product | Smart Metronome | for generate reference tones |
| SCR data acquisition device | Biopac Systems inc. | Biopac System MP150 | for SCR data mesurement |
| SCR data processing software | Biopac Systems inc. | AcqKnowledge 4.1 | for SCR data processing |
| smart phone | Apple Inc. | iPhone SE | for playing reference tones |
| statistical analyzing software | The R Foundation | R 3.4.2. | for statistical analyzing |
| 360° camera | RICOH Company Ltd. | RICOH THETA S | for preparing the videos |
Referenzen
- Gallagher, S. Philosophical conceptions of the self: Implications for cognitive science. Trends in Cognitive Sciences. 4, 14-21 (2000).
- Frith, U., De Vignemont, F. Egocentrism, allocentrism, and Asperger syndrome. Consciousness and Cognition. 14, 719-738 (2005).
- Von Helmholtz, H. . Handbuch der Physiologischen Optik. , (1866).
- Sperry, R. W. Neural basis of the spontaneous optokinetic response produced by visual inversion. Journal of Comparative and Physiological Psychology. 43, 482-489 (1950).
- Richard, H., Sanford, J. F. Plasticity in human sensorimotor control. Science. 142, 45 (1963).
- Synofzik, M., Vosgerau, G., Newen, A. Beyond the comparator model: A multifactorial two-step account of agency. Consciousness and Cognition. 17, 219-239 (2008).
- Botvinick, M., Cohen, J. Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see. Nature. 391, 756 (1998).
- Nishiyama, Y., Tatsumi, S., Nomura, S., Gunji, Y. P. My hand is not my own! Experimental elicitation of body disownership. Psychology & Neuroscience. 8, 425-434 (2015).
- Asai, T. Agency elicits body-ownership: proprioceptive drift toward a synchronously acting external proxy. Experimental Brain Research. 234, 1163-1174 (2016).
- Tsakiris, M., Longo, M. R., Haggard, P. Having a body versus moving your body: How agency structures body-ownership. Consciousness and Cognition. 15, 423-432 (2006).
- Dummer, T., Picot-Annand, A., Neal, T., Moore, C. Movement and the rubber hand illusion. Perception. 38, 271-280 (2009).
- 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, (2012).
- Kalckert, A., Ehrsson, H. H. The moving rubber hand illusion revisited: Comparing movements and visuotactile stimulation to induce illusory ownership. Consciousness and Cognition. 26, 117-132 (2014).
- Libet, B., Gleason, C. A., Wright, E. W., Pearl, D. K. Time of Conscious Intention To Act in Relation To Onset of Cerebral Activity (Readiness-Potential). Brain. 106, 623-642 (1983).
- Gunji, Y. P., Minoura, M., Kojima, K., Horry, Y. Free will in Bayesian and inverse Bayesian inference-driven endo-consciousness. Progress in Biophysics and Molecular Biology. 131, (2017).
- Synofzik, M., Vosgerau, G., Voss, M. The experience of agency: An interplay between prediction and postdiction. Frontiers in Psychology. 4, (2013).
- Shimojo, S. Postdiction: Its implications on visual awareness, hindsight, and sense of agency. Frontiers in Psychology. 5, 1-19 (2014).
- Armel, K. C., Ramachandran, V. S. Projecting sensations to external objects: evidence from skin conductance response. Proceedings. Biological Sciences/The Royal Society. 270, 1499-1506 (2003).
- Petkova, V. I., Ehrsson, H. H. If I were you: Perceptual illusion of body swapping. PLoS ONE. 3, (2008).
- Yuan, Y., Steed, A. Is the rubber hand illusion induced by immersive virtual reality. Proceedings – IEEE Virtual Reality. , 95-102 (2010).
- Ramachandran, V., Hirstein, W. The perception of phantom limb. Brain. 121, 1603-1630 (1998).
- Preston, C., Kuper-Smith, B. J., Henrik Ehrsson, H. Owning the body in the mirror: The effect of visual perspective and mirror view on the full-body illusion. Scientific Reports. 5, 18345 (2015).
- Dawson, M. E., Schell, A. M., Filion, D. L. The electrodermal system. Handbook of Psychophysiology. , (2006).
- Blanke, O. The Out-of-Body Experience: Disturbed Self-Processing at the Temporo-Parietal Junction. The Neuroscientist. 11, 16-24 (2005).
- Ehrsson, H. H. The experimental induction of out-of-body experiences. Science. 317, 1048 (2007).
- Suzuki, K., Wakisaka, S., Fujii, N. Substitutional Reality System: A Novel Experimental Platform for Experiencing Alternative Reality. Scientific Reports. 2, 1-9 (2012).
- Rohde, M., Luca, M., Ernst, M. O. The rubber hand illusion: Feeling of ownership and proprioceptive drift Do not go hand in hand. PLoS ONE. 6, (2011).
