تطبيق المحفزات البصرية المرئية المتطابقة اثناء نقل الكائن مع ملاحظات اللمس
Summary
نقدم بروتوكولا لتطبيق المحفزات المرئية التي لا تتطابق مع اللمس اثناء مهمة نقل الكائن. وعلي وجه التحديد ، اثناء عمليات النقل الكتلة ، التي يتم تنفيذها اثناء إخفاء اليد ، يظهر عرض ظاهري للكتلة تواجدات عشوائية لقطرات كتله زائفه. كما يصف البروتوكول أضافه ردود فعل ملموسه اثناء أداء المهمة الحركية.
Abstract
نادرا ما يتم استكشاف تطبيق الإشارات الحسية غير المتطابقة التي تنطوي علي التغذية المرتدة غير الملموسة المعطلة ، التحديد مع وجود التغذية المرتدة باللمس (الاستئماني). ويهدف هذا البروتوكول إلى اختبار تاثير النظام الاستئماني علي الاستجابة للمؤثرات البصرية الحسية غير المتطابقة. يتم الحصول علي ردود الفعل عن طريق اللمس من خلال استيعاب كتله ونقله عبر قسم. الملاحظات المرئية هي عرض افتراضي في الوقت الحقيقي للكتلة المتحركة ، تم الحصول عليها باستخدام نظام التقاط الحركة. ردود الفعل المتطابقة هو العرض الموثوق به للحركة من كتله ، بحيث يشعر الموضوع ان الكتلة هو اغتنامها ونري انها تتحرك مع مسار اليد. تظهر ردود الفعل غير المتطابقة كما حركه الكتلة يحول من مسار الحركة الفعلية ، بحيث يبدو ان قطره من اليد عندما يكون في الواقع لا يزال محتجزا من قبل هذا الموضوع ، التالي تناقض ردود الفعل عن طريق اللمس. وكرر عشرين موضوعا (العمر 30.2 ± 16.3) التحويلات 16 كتله ، في حين كانت خفيه يدهم. وتكررت هذه العمليات مع المجموعة الاستئمانية وبدون المبلغ الإجمالي للتحويلات المجمعة 32. وقدمت المحفزات غير المتطابقة عشوائيا مرتين في 16 التكرار في كل حاله (مع وبدون الاستئماني). وقد طلب من كل موضوع ان يقيم مستوي الصعوبة في أداء المهمة مع الفريق الاستئماني وبدونه. ولم تكن هناك فروق ذات دلاله احصائيه في طول المسارات اليدوية والفترات الممتدة بين عمليات النقل المسجلة والإشارات المرئية المطابقة وغير المتطابقة-مع الجهة الاستئمانية وبدونها. ويرتبط مستوي الصعوبة المتصورة المتمثل في أداء المهمة مع الصندوق ارتباطا كبيرا بطول المسار الطبيعي للكتلة مع الصندوق الاستئماني (r = 0.675 ، ص = 0.002). يتم استخدام هذا الاعداد لقياس قيمه المضافة أو المخفضة من البرنامج الاستئماني اثناء وظيفة الحركية التي تنطوي علي المحفزات البصرية اللمس المتطابقة. التطبيقات الممكنة هي تصميم الأطراف الصناعية ، والملابس الرياضية الذكية ، أو اي الملابس الأخرى التي تدمج الاستئماني.
Introduction
الأوهام هي الاستغلال المحدود لحواسنا ، حيث اننا ندرك عن طريق الخطا المعلومات التي تنحرف عن الواقع الموضوعي. ويستند الاستدلال الحسي لدينا علي تجربتنا في تفسير البيانات الحسية وعلي حساب دماغنا من التقدير الأكثر موثوقيه للواقع في وجود المدخلات الحسية غامضه1.
الفئة الفرعية في البحث عن الأوهام هي التي تجمع بين الإشارات الحسية غير المتطابقة. والوهم الذي ينتج عن الإشارات الحسية غير المتطابقة ينبع من التكامل متعدد الحواس المستمر الذي يؤديه الدماغ. في حين ان هناك العديد من الدراسات المتعلقة بعدم التطابق في الإشارات السمعية والبصرية, التناقض في أزواج الحسية الأخرى اقل المبلغ عنها. وقد يعزي هذا الاختلاف في عدد التقارير إلى البساطة العالية في تصميم الاعداد الذي يدمج التطابق السمعي البصري. ومع ذلك ، فان الدراسات التي تبلغ عن النتائج المتعلقة بغيرها من أنماط أزواج الحسية ، مثيره للاهتمام. فعلي سبيل المثال ، تمت دراسة تاثير الإشارات البصرية الغير متطابقة علي الحساسية البصرية2 باستخدام نظام كانت فيه المحفزات البصرية والهابتيك متطابقة في التردد المكاني ؛ ومع ذلك ، كان التوجه البصري والسمعي متطابقة (متطابقة) أو متعامدة (غير متطابقة). وفي دراسة أخرى ، تم التحقيق في تاثير محفزات الحركة البصرية الحسية غير المتطابقة علي الاتجاه البصري المتصور للحركة باستخدام محفز التكامل عبر الوسائط البصرية عن طريق اللمس مع لوحه مضاءه تقدم المحفزات البصرية واللمس المحفز الذي يقدم محفزات الحركة عن طريق اللمس مع اتجاه الحركة التعسفي ، والسرعة ، وعمق المسافة البادئة في الجلد3. وأشير إلى اننا نمثل داخليا كلا من التوزيع الإحصائي للمهمة وعدم التيقن الحسي لدينا ، والجمع بينهما بطريقه تتسق مع عمليه بايزيه الأمثل للأداء4.
وقد جعل الواقع الافتراضي القدرة علي خداع الملاحظات البصرية للموضوع مهمة سهله. وقد استخدمت عده دراسات الواقع الافتراضي المتعدد الحواس لتضليل المعلومات البصرية والحسية الجسدية. علي سبيل المثال ، تم استخدام الواقع الافتراضي مؤخرا للحث علي التجسيد في جسم الطفل ، مع أو بدون تفعيل تشويه الصوت الشبيه بالطفل5. وفي مثال آخر ، تم تمديد العرض المرئي لمسافة المشي اثناء الحركة الذاتية وكان بالتالي غير مطابق لمسافة السفر التي شعرت بها العظة المستندة إلى الجسم6. تم تصميم الواقع الافتراضي مماثله الاعداد لنشاط ركوب الدراجات7. ومع ذلك ، فان جميع الأدبيات المذكورة أعلاه لم تجمع بين التدخل في أحد الحواس ، بالاضافه إلى الاشاره غير المتطابقة. اخترنا حاسة اللمس لتلقي مثل هذا الاضطراب.
ويوفر نظامنا الحسي باللمس دليلا مباشرا علي ما إذا كان الجسم يجري اغتنامه. ولذلك نتوقع انه عندما تكون التغذية المرتدة البصرية المباشرة مشوه أو غير متوفرة ، سيكون دور النظام الحسي عن بعد في مهام التلاعب بالأشياء بارزا. ومع ذلك ، ماذا يمكن ان يحدث إذا كانت القناة الحسية عن اللمس أيضا منزعجة ؟ وهذه نتيجة محتمله لاستخدام التغذية المرتدة باللمس (الاستئماني) لزيادة الحسية ، لأنها تستحوذ علي انتباه الفرد8. اليوم ، يتم استخدام التغذية المرتدة المعززة للطرائق المختلفة كاداه خارجيه ، تهدف إلى تعزيز التغذية المرتدة الحسية الداخلية وتحسين الأداء اثناء التعلم الحركي ، في الرياضة وفي إعدادات أعاده التاهيل9.
قد تعزز دراسة المحفزات البصرية الغير متطابقة فهمنا فيما يتعلق بتصور المدخلات الحسية. وبصفه خاصه ، يمكن ان يساعد القياس الكمي للقيمة المضافة أو المخفضة للاستئماني خلال الوظيفة الحركية التي تنطوي علي محفزات بصريه غير متطابقة ، في تصميم الأطراف الصناعية في المستقبل ، أو الملابس الرياضية الذكية ، أو اي ملابس أخرى تدمج الاستئماني. وبما ان مبتوري الأطراف يحرمون من محفزات اللمس في الجانب البعيد من بقاياهم ، فان استخدامهم اليومي لهذا النموذج ، المضمن في الأطراف الاصطناعية لنقل المعرفة بالاستيعاب ، علي سبيل المثال ، قد يؤثر علي كيفيه إدراكهم للملاحظات البصرية. سيسمح فهم اليه التصور في ظل هذه الظروف للمهندسين بالكمال في طرائق الهيئة الاستئمانية للحد من الآثار السلبية علي مستخدمي الهيئة.
وقد هدفنا إلى اختبار تاثير المعهد علي الاستجابة للمؤثرات البصرية الحسية غير المتطابقة. في الاعداد المقدمة ، يتم الحصول علي ردود الفعل عن طريق اللمس من خلال استيعاب كتله ونقله عبر قسم ؛ الملاحظات المرئية هي عرض افتراضي في الوقت الحقيقي للكتلة المتحركة والقسم (تم الحصول عليها باستخدام نظام التقاط الحركة). وبما ان هذا الموضوع يمنع من رؤية حركه اليد الفعلية ، فان التعليقات البصرية الوحيدة هي الملاحظة الظاهرية. ردود الفعل المتطابقة هو العرض الموثوق به للحركة من كتله ، بحيث يشعر الموضوع ان يتم اغتنامها كتله ويري انها تتحرك جنبا إلى جنب مع مسار اليد. تظهر ردود الفعل غير المتطابقة كما حركه الكتلة يحول من مسار الحركة الفعلية ، بحيث يبدو ان قطره من اليد عندما يكون في الواقع لا يزال محتجزا من قبل هذا الموضوع ، التالي تناقض ردود الفعل عن طريق اللمس. تم اختبار ثلاث فرضيات: عند نقل كائن من مكان إلى آخر باستخدام الملاحظات المرئية الظاهرية ، ‘ 1 ‘ سيزيد مسار ومده حركه نقل الكائن عند تقديم محفزات مرئية غير متطابقة ، ‘ 2 ‘ سيؤدي هذا التغيير زيادة عندما يتم تقديم المحفزات البصرية التي تعمل باللمس المتطابقة ويتم تنشيط الرابطة علي الذراع المتحركة ، و ‘ 3 ‘ سيتم العثور علي علاقة ايجابيه بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة وتنشيط الفريق الاستئماني ومسار ومده حركه نقل الكائن. وتنبع الفرضية الاولي من الأدبيات السالفة الذكر التي تفيد بان مختلف طرائق التغذية المرتدة غير المتطابقة تؤثر علي استجاباتنا. وتتعلق الفرضية الثانية بالاستنتاجات السابقة التي مفادها ان اليه الاستئمانية تستحوذ علي اهتمام الفرد. النسبة للافتراض الثالث ، افترضنا ان المواضيع التي كانت أكثر إزعاجا من قبل الصندوق ، ستثق بالتغذية المرئية الظاهرية أكثر من إحساسها باللمس.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الدراسة ، تم تقديم بروتوكول الذي يحدد قيمه تاثير أضافه المكتب الاستئماني علي الكائنات نقل الكائن في وجود المحفزات البصرية التي لا تتطابق مع اللمس. وعلي حد علمنا ، فان هذا هو البروتوكول الوحيد المتاح لاختبار تاثير المعهد علي الاستجابة للمؤثرات البصرية التي لا تتطابق مع اللمس. وتشمل …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ولم تمول هذه الدراسة.
Materials
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
References
- Aggelopoulos, N. C. Perceptual inference. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 55, 375-392 (2015).
- van der Groen, O., van der Burg, E., Lunghi, C., Alais, D. Touch influences visual perception with a tight orientation-tuning. PloS One. 8 (11), e79558 (2013).
- Pei, Y. C., et al. Cross-modal sensory integration of visual-tactile motion information: instrument design and human psychophysics. Sensors. 13 (6), 7212-7223 (2013).
- Kording, K. P., Wolpert, D. M. Bayesian integration in sensorimotor learning. Nature. 427 (6971), 244-247 (2004).
- Tajadura-Jimenez, A., Banakou, D., Bianchi-Berthouze, N., Slater, M. Embodiment in a Child-Like Talking Virtual Body Influences Object Size Perception, Self-Identification, and Subsequent Real Speaking. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Campos, J. L., Butler, J. S., Bulthoff, H. H. Multisensory integration in the estimation of walked distances. Experimental Brain Research. 218 (4), 551-565 (2012).
- Sun, H. J., Campos, J. L., Chan, G. S. Multisensory integration in the estimation of relative path length. Experimental Brain Research. 154 (2), 246-254 (2004).
- Parmentier, F. B., Ljungberg, J. K., Elsley, J. V., Lindkvist, M. A behavioral study of distraction by vibrotactile novelty. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 37 (4), 1134-1139 (2011).
- Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: a review. Psychonomic Bulletin & Review. 20 (1), 21-53 (2013).
- Hebert, J. S., Lewicke, J., Williams, T. R., Vette, A. H. Normative data for modified Box and Blocks test measuring upper-limb function via motion capture. Journal of Rehabilitation Research and Development. 51 (6), 918-932 (2014).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Adding vibrotactile feedback to a myoelectric-controlled hand improves performance when online visual feedback is disturbed. Human Movement Science. 58, 32-40 (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Evaluation of the effects of adding vibrotactile feedback to myoelectric prosthesis users on performance and visual attention in a dual-task paradigm. Clinical Rehabilitation. 32 (10), 1308-1316 (2018).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Myoelectric Prosthesis Users Improve Performance Time and Accuracy Using Vibrotactile Feedback When Visual Feedback Is Disturbed. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. , (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Visuomotor behaviors and performance in a dual-task paradigm with and without vibrotactile feedback when using a myoelectric controlled hand. Assistive Technology: The Official Journal of RESNA. , 1-7 (2017).
- Dienes, Z. Using Bayes to get the most out of non-significant results. Frontiers in Psychology. 5, 781 (2014).
- Shams, L., Murray, M. M., Wallace, M. T. Early Integration and Bayesian Causal Inference in Multisensory Perception. The Neural Bases of Multisensory Processes. , (2012).
- D’Amour, S., Pritchett, L. M., Harris, L. R. Bodily illusions disrupt tactile sensations. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 41 (1), 42-49 (2015).
- Tidoni, E., Fusco, G., Leonardis, D., Frisoli, A., Bergamasco, M., Aglioti, S. M. Illusory movements induced by tendon vibration in right- and left-handed people. Experimental Brain Research. 233 (2), 375-383 (2015).
- Fuentes, C. T., Gomi, H., Haggard, P. Temporal features of human tendon vibration illusions. The European Journal of Neuroscience. 36 (12), 3709-3717 (2012).
- de Vignemont, F., Ehrsson, H. H., Haggard, P. Bodily illusions modulate tactile perception. Current Biology. 15 (14), 1286-1290 (2005).
- Marotta, A., Tinazzi, M., Cavedini, C., Zampini, M., Fiorio, M. Individual Differences in the Rubber Hand Illusion Are Related to Sensory Suggestibility. PloS One. 11 (12), e0168489 (2016).
- Stevenson, R. A., Zemtsov, R. K., Wallace, M. T. Individual differences in the multisensory temporal binding window predict susceptibility to audiovisual illusions. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 38 (6), 1517-1529 (2012).
- Maravita, A., Spence, C., Driver, J. Multisensory integration and the body schema: close to hand and within reach. Current Biology. 13 (13), R531-R539 (2003).
- Carey, D. P. Multisensory integration: attending to seen and felt hands. Current Biology. 10 (23), R863-R865 (2000).
- Tsakiris, M., Haggard, P. The rubber hand illusion revisited: visuotactile integration and self-attribution. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 31 (1), 80-91 (2005).
