Método de visualização para Deriva Proprioceptive em um plano 2D usa a máquina Support Vector

Nos últimos anos, a investigação sobre o sentido ou a experiência de auto-corpo, isto é, do próprio corpo, tem aumentado no contexto da forma de realização. Personificação refere-se à ideia ou conceito de ter um corpo físico ou virtual que possa interagir com o ambiente, tais como alcançar, agarrar e tocar. Por exemplo, os seres humanos podem tocar um objeto ou outro ser humano posicionado no ambiente movendo seu próprio corpo, neste caso o seu próprio braço e mão. Hoje em dia, essa interação ou comunicação não esteja limitado a usar o próprio corpo natural. Devido às invenções e desenvolvimento de robôs humanóides ou avatares no mundo virtual, o corpo humano natural pode ser substituído por um corpo artificial, como um humanóide, robô de controle remoto, prótese elétrica, ou computação gráfica avatar na realidade virtual. Por exemplo, os investigadores desenvolveram um robô cujo operador pode "agarrar" um objecto colocado em frente do robô através do seu corpo mecânica, mesmo se o robot é colocado longe da posição do corpo do operador ^1,2. Semelhante a este exemplo, se um ser humano poderia realizar uma ação através de um organismo artificial, que o corpo iria realizar a atribuição de auto-corpo do operador?

Podemos facilmente encontrar tópicos relacionados com esta discussão sobre a atribuição ou a projeção do "eu" do nosso próprio corpo natural para um corpo artificial, não de carne e osso. Um exemplo pode ser encontrado no campo da medicina; por exemplo, no campo da medicina de reabilitação, tratamentos que "enganar" sensação auto-corpo do paciente utilizando espelhos estão a ser exploradas para reduzir a dor e melhorando a função motora de um membro amputado ou paralisado, chamada terapia espelho ^3-6. Nesta terapia, a imagem espelhada da parte do corpo afetada ou de ferimentos graves podem enganar o cérebro do paciente a acreditar que o membro em falta ou paralisado corresponde à exibida no espelho e levar à sensação de que ele ainda está neles condição anterior (ou seja, antes do acidente). Ele ainda está em discussão como essa ilusão afeta a resistência do cérebro relacionada com a representação do corpo. Além deste tipo de discussão sobre o nosso corpo natural, podemos encontrar discussões semelhantes sobre a incorporação, especialmente de questões de design de interação humano-sistema no campo da engenharia. O senso de auto de um órgão artificial ou virtual tem sido bem investigado no contexto de telepresença, interface cérebro-máquina, e uma interface cérebro-computador ^1,2,7-9. Alguns investigadores relataram que um robô semelhante à humana, que pode transferir a sensação táctil da sua mão do autómato para a mão do operador, pode capturar sentido do operador de auto-corpo para o robot, bem como a sensação de estar num local onde o robô está posicionado ao invés de onde o operador realmente existe, chamado de tele-existência ^1. Outros pesquisadores relataram que um avatar virtual refletindo os movimentos do corpo do operador fortely transfere sentido do operador de auto-corpo do próprio corpo do operador para o corpo virtual ^9. Estes resultados indicam como os usuários podem projetar o seu sentido de auto-corpo em um corpo artificial, como um humanóide, robô de controle remoto, prótese elétrica, ou computação gráfica avatar na realidade virtual, mesmo se o corpo artificial não está directamente ligado ao seu cérebro e corpo.

A pesquisa científica básica sobre este tipo de sensação de auto-corpo para a não-carne e osso, objetos corpo-like artificiais examinou os mecanismos cerebrais subjacentes para a experiência de auto-corpo usando a ilusão da mão de borracha (RHI) ^10-13 e espelho ilusão (MI) ^14-16 nos campos da medicina e engenharia, bem como na psicofísica e neuropsicologia. A RHI é a sensação de que uma mão de borracha pertence ao próprio corpo e é evocada pelo toque, simultaneamente, uma mão de borracha visível e mão obscura do participante. No MI, uma mão image em um espelho posicionado ao longo do eixo sagital médio captura visualmente posição percebida do participante da mão oposta invisível. Além disso, os movimentos síncronos da mão refletida e invisível evocar a forte sensação como se a imagem mão refletida foram a mão oposta invisível. De acordo com a pesquisa sobre essas ilusões, a coerência entre a informação multimodal ea previsão e feedback sensorial sobre os movimentos do corpo parece desempenhar um papel importante para o julgamento de atribuição de auto-corpo. Assim, essas duas ilusões podem ser evidências e ferramentas simples, mas poderosa para os cientistas a investigar os mecanismos cerebrais subjacentes a sensação de ser enganado ou acreditar que algum objeto artificial ou a imagem podem subjectivamente ser a nossa própria parte do corpo, e que a nossa sensação de auto-corpo faz não tem que ser amarrado ao nosso corpo físico natural.

Em todos estes estudos referidos acima, a discussão tem-se baseado no conceito de "auto" consisting de dois tipos de sensação propostos pelo filósofo Gallagher ^17: o sentido de propriedade e do sentido da agência. O senso de propriedade refere-se a sensação de que uma parte do corpo observado é a própria. A sensação de agência corresponde à sensação de que o movimento do corpo é auto-causado. Essas duas sensações são definidas como a auto mínima, isto é, uma sensação imediata de si ^16. De acordo com este conceito, a atribuição do "eu" para os corpos naturais, danificado, virtuais e mecânicas podem ser avaliados pelos mesmos índices: o sentido de propriedade e agência. Para utilizar essa sensação para a avaliação científica, surge a questão de como medir o senso de propriedade e agência de robusta. Atualmente, a estimativa do senso de propriedade e agência baseia-se principalmente em questionários, originalmente propostos pela Botvinick ^9. Além de questionários, podemos tentar medir-los de maneiras quantitativos. Por exemplo, o con peleresposta condutância (SCR) tem sido utilizada como um índice fisiológico da propriedade nos casos em que a mão de borracha é subitamente cortada por uma faca ^18. O SCR é calculado através da medição das características eléctricas da pele e é um indicador sensível e válido para a excitação ^19. Uma vez que este método é tipicamente aplicado para ensaios individuais por participante, medindo SCR não é adequado como um índice física durante psychophysics experiências que requerem medidas repetidas dentro de participantes. Um dos índices comportamentais de maior sucesso para o sentido de propriedade é deriva proprioceptivo. Deriva proprioceptiva é a mudança na posição percebida da mão real invisível para a posição de um objeto que se parece com uma mão, como a prótese feita de borracha ou computação gráfica ^10-13. Uma vez que essa alteração pode ser calculada de maneira repetitiva e robusta através da medição da distância entre a mão real e invisível a imagem visual do lado, deriva proprioceptiva isa índice físico adequado para medições psicofísicos. No entanto, esse uso deve ser avaliado com cuidado, porque as discussões recentes têm questionado se deriva proprioceptiva sempre pode ser usado como um índice de comportamento de propriedade ^12.

Tipicamente, a deriva proprioceptivo é medido em apenas uma das três direcções, tais como a altura, largura ou profundidade. deriva proprioceptiva raramente tem sido medido em múltiplas direcções, devido à dificuldade de estimar e visualização de dados multi-dimensional. Esta limitação metrológico não é crítica para a investigação básica explorar os mecanismos que processam a informação multisensorial, porque as condições experimentais pode ser facilmente concebido e controlado para limitar as dimensões medidas. No entanto, na vida diária, nossas mãos mover-se livremente em 3D para seguir as nossas intenções. Nesta situação, é difícil e inadequado para medir o comportamento de um participante com questionários, que severamente movimento limites e positions das mãos. Assim, considerando as potenciais aplicações para o senso de propriedade e agência em engenharia e reabilitação, uma medida que inclui múltiplas direções e permite o movimento da mão livre é necessário para avaliar a relação espacial entre feedback visual e proprioceptivo em situações da vida diária. Se tal medição fosse possível, a distância medida entre as mãos reais e observadas poderia ser utilizado como um guia para o sentido de auto-corpo. Isso não só poderia se tornar um indicador para o progresso da reabilitação, mas também um critério para o deslocamento espacial entre a meta manipulado no visor eo lado operacional. A questão permanece quanto à forma como esta medida pode ser implementada de forma fiável e eficaz.

Para resolver esta questão, apresentamos um novo método para estimar a deriva proprioceptiva, que corresponde à mudança da posição da mão real invisível do participante para que de uma mão-como o visívelbject, em um plano 2D utilizando a ilusão espelho através da combinação de um procedimento psicofísico e uma análise utilizando aprendizado de máquina. Em comparação com uma mão de borracha, a imagem mão em um espelho capta fortemente posição percebida do participante da mão real invisível. Além disso, uma imagem espelhada reflete imediatamente os movimentos das mãos voluntárias para colocação de mão. Assim, uma imagem de espelho foi seleccionado como o feedback visual do lado do participante. Além disso, para medir a deriva proprioceptiva semelhante a situações da vida diária, os participantes posicionados seu julgamento-a-julgamento mão escondida na sua vontade, e o número de tentativas foi aumentada. Embora qualquer combinação de instruções poderiam ter sido utilizados, a combinação de altura e profundidade foi escolhido devido à facilidade de colocação do espelho vertical. Para verificar a coerência entre o nosso método e pesquisa anterior ^13, foram implementadas duas condições visuais: com e sem feedback visual. Na condição com feedback visual, o espelho wcomo posicionados ao longo do plano sagital médio para criar uma imagem refletida da mão esquerda, como se fosse visto como a mão direita. Na condição sem feedback visual, um quadro-negro mate foi utilizada a fim de esconder lado direito real do participante. Foram avaliadas a eficácia deste novo método, comparando os resultados com os obtidos com um questionário sobre o sentido de propriedade e agência.