Visualisatie Methode voor Proprioceptieve Drift op een 2D vliegtuig met behulp van Support Vector Machine

De afgelopen jaren onderzoek naar de zin of ervaring van het zelf-lichaam, dat is, het eigen lichaam, is toegenomen in de context van de uitvoeringsvorm. Belichaming verwijst naar het idee of concept van het hebben van een fysieke of virtuele lichaam die kunnen interageren met de omgeving, zoals het bereiken, grijpen, en ontroerend. Zo kan de mens een object of een andere menselijke gepositioneerd in het milieu raken door het verplaatsen van het eigen lichaam, in dit geval de arm en hand. Tegenwoordig wordt deze interactie of communicatie niet beperkt tot het gebruik van de eigen natuurlijke lichaam. Door uitvindingen en ontwikkeling van mensachtige robots of avatars in de virtuele wereld, kan het natuurlijk menselijk lichaam zijn gesubstitueerd met een kunstmatig orgaan, zoals een mensachtige, afstandsbediening robot, elektrische prothese of computer graphics avatar virtual reality. Bijvoorbeeld, onderzoekers ontwikkelden een robot waarvan de operator "grijpen" een voorwerp geplaatst voor de robot via de mechanische lichaam, zelfs als de robot is ver weg geplaatst van de operator lichaamshouding ^1,2. Soortgelijke dit voorbeeld, wanneer een menselijke actie via een kunstmatig orgaan kan uitvoeren, welk orgaan zou de toewijzing van eigen lichaam van de bediener houdt?

We kunnen gemakkelijk vinden onderwerpen gerelateerd aan deze discussie over de toekenning of de projectie van 'zelf' van onze eigen natuurlijke lichaam om een ​​kunstmatige, niet-vlees-en-bone lichaam. Een voorbeeld is te vinden in de medische sector; bijvoorbeeld op het gebied van medische revalidatie behandelingen die "truc" de patiënt zelf-lichaam gevoel behulp spiegels worden onderzocht voor het verminderen van pijn en verbetering van motorische functie van een ontbrekende of verlamde ledematen, genaamd spiegeltherapie ^3-6. In deze therapie, kan het spiegelbeeld van de niet-aangedane lichaamsdeel of ledemaat de hersenen van de patiënt verkeerde indruk wordt gewekt dat de ontbrekende of verlamde ledematen komt overeen met die weergegeven in de spiegel en leiden tot het gevoel dat het nog steeds erins vroegere toestand (dwz vóór het ongeval). Het is nog steeds ter discussie hoe deze illusie van invloed op de hersenen van de veerkracht in verband met het lichaam representatie. In aanvulling op dit soort discussies op onze natuurlijke lichaam, kunnen we soortgelijke discussies over de uitvoering, in het bijzonder van mens-systeem interaction design vraagstukken op het gebied van engineering te vinden. Het gevoel van eigenwaarde van een kunstmatige of virtuele lichaam is goed onderzocht in het kader van telepresence, brain-machine interface, en brain-computer interface ^1,2,7-9. Sommige onderzoekers gemeld dat een mensachtige robot, waarbij de tactiele sensatie van de robotarm kunnen overdragen aan de hand van de bediener, kan zinvol de exploitant van zelf-lichaam naar de robot en het gevoel van op een plaats leggen waar de robot is gepositioneerd niet waar de exploitant daadwerkelijk bestaat, de zogenaamde tele-existentie ^1. Andere onderzoekers gemeld dat een virtuele avatar als gevolg van de exploitant bewegingen van het lichaam sterkly overdraagt zin van de exploitant van zelf-lichaam eigen lichaam van de bediener om het virtuele lichaam ^9. Deze bevindingen geven aan hoe gebruikers hun gevoel van zelf-lichaam in een kunstmatig lichaam projecteren, zoals een mensachtige, afstandsbediening robot, elektrische prothese of computer graphics avatar virtual reality, zelfs als de kunstmatige lichaam is niet direct verbonden met hun hersenen en het lichaam.

Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek op dit type van zelf-lichaam gevoel voor niet-vlees-en-bloed, kunstmatige body-achtige objecten onderzocht de onderliggende hersenen mechanismen voor de ervaring van zelf-lichaam met behulp van de rubberen kant illusie (RHI) ^10-13 en spiegel illusie (MI) ^14-16 in de medische en technische gebieden en in psychofysica en neuropsychologische. De RHI is de sensatie dat een rubberen kant maakt deel uit van het eigen lichaam en wordt opgeroepen door tegelijk strelen een zichtbare rubber hand en de deelnemer verduisterde de hand. In de MI, een hand image in een spiegel geplaatst langs het sagittale as visueel vangt waargenomen positie van de onzichtbare tegenovergestelde kant van de deelnemer. Bovendien, synchrone bewegingen van de gereflecteerde en de onzichtbare hand roepen de sterk gevoel alsof het beeld terug te vinden kant waren de ongeziene andere hand. Volgens het onderzoek naar deze illusies, de samenhang tussen de multimodale informatie en de voorspelling en sensorische feedback over de bewegingen van het lichaam lijkt een belangrijke rol weggelegd voor het oordeel van zelf-body attributie spelen. Zo kunnen deze twee illusies eenvoudige maar krachtige bewijzen en gereedschappen zijn voor wetenschappers naar de hersenen mechanismen te onderzoeken ten grondslag liggen aan ons gevoel van bedrogen of geloven dat sommige kunstmatige object of afbeelding subjectief ons eigen lichaam deel kan zijn, en dat onze eigen lichaam sensatie doet niet te worden gekoppeld aan onze natuurlijke fysieke lichaam.

In al deze hierboven genoemde studies is de discussie gebaseerd op het concept van "zelf" consisting van twee door de filosoof Gallagher ¹⁷ voorgestelde soorten sensatie: het gevoel van eigenaarschap en het gevoel van agency. Het gevoel van eigenaarschap verwijst naar het gevoel dat een waargenomen lichaamsdeel is een eigen. Het gevoel van bureau komt overeen met het gevoel dat de beweging van het lichaam zichzelf veroorzaakt. Beide sensaties worden gedefinieerd als de minimale zelf, dat is, een directe gevoel van het zelf ^16. Volgens dit concept, kan de toekenning van het 'zelf' voor de natuurlijke, beschadigd, virtuele en mechanische organen worden geëvalueerd door dezelfde indexen: het gevoel van eigenaarschap en agency. Om dit gevoel voor wetenschappelijke evaluatie te gebruiken, rijst de vraag hoe het gevoel van eigenaarschap en agency krachtig te meten. Momenteel is de schatting van het gevoel van eigenaarschap en agentschap baseert zich voornamelijk op de vragenlijsten, die oorspronkelijk door Botvinick ⁹ voorgesteld. In aanvulling op de vragenlijsten, kunnen we proberen om ze te meten kwantitatieve manieren. Bijvoorbeeld, de huid conductance respons (SCR) is gebruikt als een fysiologische index van eigendom wanneer de rubber kant plotseling door een mes ¹⁸ wordt gesneden. De SCR wordt berekend door het meten van de elektrische eigenschappen van de huid en is een gevoelige en geldige indicator voor arousal ^19. Omdat deze methode wordt meestal toegepast enkele proeven per deelnemer meten SCR niet geschikt als fysiek index tijdens psychofysische experimenten die herhaalde metingen binnen deelnemers nodig. Een van de meest succesvolle gedrags-indexen voor het gevoel van eigenaarschap is proprioceptieve drift. Proprioceptieve drift is de verandering in de waargenomen positie van de onzichtbare echte hand in de richting van de positie van een voorwerp dat lijkt op een hand, zoals de rubber gemaakte prothese of computer graphics ^10-13. Aangezien deze verandering herhaaldelijk en robuust kan worden geschat door het meten van de afstand tussen de onzichtbare echte hand en het visuele beeld van de hand, proprioceptieve drift isa geschikte fysieke index voor psychofysische metingen. Maar dit gebruik moet zorgvuldig worden geëvalueerd, omdat recente besprekingen afgevraagd of proprioceptieve drift altijd kan worden gebruikt als een index van gedrags eigendom ^12.

Typisch wordt proprioceptieve drift gemeten in één van de drie richtingen, zoals lengte, breedte of diepte. Proprioceptieve drift is zelden gemeten in meerdere richtingen omdat het moeilijk te schatten en visualiseren meerdimensionale data. Dit metrologische beperking is niet kritisch voor basisonderzoek verkennen van de mechanismen die multisensory informatie te verwerken, omdat experimentele omstandigheden gemakkelijk kan worden ontworpen en geregeld om de gemeten afmetingen beperken. Echter, in het dagelijks leven, onze handen vrij bewegen in 3D onze intenties volgen. In deze situatie is het moeilijk en onvoldoende om het gedrag van een deelnemer met vragenlijsten die ernstig beperkt verkeer en pos metenitions van de handen. Dus, gezien de mogelijke toepassingen voor het gevoel van eigenaarschap en agency in engineering en revalidatie, een meting die meerdere richtingen bevat en kunt u gratis handbeweging is nodig om de ruimtelijke relatie tussen visuele en proprioceptieve feedback in het dagelijks leven situaties te evalueren. Indien een dergelijke meting mogelijk zou zijn, zou de gemeten afstand tussen reële en waargenomen handen worden gebruikt als een leidraad voor het gevoel van eigenwaarde lichaam. Dit zou niet alleen een indicator zijn voor de voortgang van de revalidatie, maar ook een criterium voor de ruimtelijke verschuiving tussen de gemanipuleerde doel in het display en de operationele kant geworden. De vraag is hoe deze meting betrouwbaar en effectief kunnen worden uitgevoerd.

Om deze vraag introduceren we een nieuwe methode om proprioceptieve drift, die overeenkomt met de verschuiving van de positie van de deelnemer onzichtbare echte hand die van een toegankelijk handachtige o schattenbject, op een 2D vliegtuig met behulp van de spiegel illusie door het combineren van een psychofysische procedure en een analyse met behulp van machine learning. Vergeleken met een rubber de hand, met de hand beeld in een spiegel de vangt sterk gevoelde positie van de onzichtbare echte hand van de deelnemer. Bovendien is een spiegelbeeld weerspiegelt onmiddellijk vrijwillig handbewegingen voor plaatsing van de hand. Aldus werd een spiegelbeeld geselecteerd als de visuele terugkoppeling van de hand van de deelnemer. Bovendien proprioceptieve drift Soortgelijke zich redden meten de deelnemers gepositioneerd zijn verborgen hand trial-by-proef op hun wil en het aantal pogingen werd verhoogd. Hoewel elke combinatie van richtingen had kunnen worden gebruikt, is de combinatie van hoogte en diepte gekozen vanwege het gemak van het plaatsen van de spiegel verticaal. Om de samenhang tussen onze werkwijze en eerder onderzoek ¹³ controleren, werden twee visuele omstandigheden uitgevoerd: met en zonder visuele feedback. In de staat met visuele feedback, de spiegel wals langsheen het sagittale vlak een spiegelbeeld van de linker maakt, alsof het gezien als de rechterhand. In de toestand zonder visuele terugkoppeling, werd een matte bord gebruikt om de deelnemer echte rechterhand verbergen. Wij hebben de effectiviteit van deze nieuwe methode door vergelijking van de resultaten met die verkregen met een vragenlijst over het gevoel van eigenaarschap en agency.