MPI سيبرموتيون محاكي: تنفيذ جهاز محاكاة الحركة الرواية المعنية بالتحقيق في مسار التكامل متعدد الحواس في ثلاثة أبعاد
Summary
وصفت وسيلة فعالة لاكتساب المعرفة في كيفية انتقال البشر أنفسهم في ثلاثة أبعاد. طريقة يستفيد من جهاز محاكاة حركة قادرة على نقل المراقبين بطرق غير قابلة للتحقيق من قبل أجهزة المحاكاة التقليدية. تؤكد النتائج التي يتم التقليل من شأن الحركة في المستوى الأفقي، في حين يتم المبالغة في تقدير الحركة العمودية.
Abstract
مسار التكامل هو عملية يتم فيها دمج الذاتي الحركة مع مرور الوقت للحصول على تقدير للموقف واحد النسبي الحالي إلى نقطة البداية 1. يمكن أن يفعل البشر مسار التكامل يستند حصرا البصرية 2-3، سمعي 4، أو العظة بالقصور الذاتي 5. ومع ذلك، مع اشارات متعددة الحالي، منبهات بالقصور الذاتي – kinaesthetic خاصة – ويبدو أن تهيمن 6-7. في ظل غياب الرؤية، والبشر يميلون إلى المبالغة في تقدير المسافات القصيرة (<5 م) والزوايا تحول (<30 درجة)، ولكن نقلل من أطول منها 5. الحركة من خلال الحيز المادي لذلك لا يبدو أن تكون ممثلة بدقة من قبل الدماغ.
وقد تم القيام بأعمال مكثفة لتقييم مسار التكامل في المستوى الأفقي، ولكن لا يعرف الكثير عن حركة رأسية (انظر 3 للحركة الظاهرية من رؤية وحدها). وأحد أسباب ذلك هو أن أجهزة محاكاة الحركة التقليدية لديها مجموعة صغيرة من الحد من استخدام حركةتيد في المقام الأول إلى المستوى الأفقي. هنا علينا أن نستفيد من جهاز محاكاة حركة 8-9 مع طائفة واسعة من الحركة لتقييم ما إذا كان التكامل مسار مشابه بين طائرات عمودية وأفقية. كما تم تقييم الإسهامات النسبية للمنبهات بالقصور الذاتي والمرئية للملاحة مسار.
جلس 16 مراقبا تستقيم في مقعد شنت على شفة من ذراع الروبوت كوكا تعديل مجسم. تم التلاعب بها من خلال توفير المعلومات الحسية البصرية العظة الحركة (تدفق البصرية، ومحدودية مجال نجم عمر)، الدهليزي، kinaesthetic (المنفعلة حركة النفس مع عيون مغلقة)، أو البصرية والدهليزي kinaesthetic. وتألفت مسارات الحركة في الطائرات، أفقي السهمي وأمامي من أطوال الجزء 2 (1: 0.4 متر، 2: 1 م؛ ± 0.24 متر / ثانية تسارع الذروة 2). وكان في زاوية من الجزئين إما 45 درجة أو 90 درجة. وأشار المراقبون إلى أصلها عن طريق تحريك السهم الذي تم فرضه على الشخصية المقدمة على screEN.
مراقبون من المرجح أن نقلل من حجم زاوية للحركة في المستوى الأفقي مقارنة مع الطائرات العمودية. في المراقبون طائرة أمامي كانوا أكثر عرضة لحجم المبالغة في تقدير زاوية في حين لم يكن هناك انحياز من هذا النوع في المستوى السهمي. أخيرا، وردت من المراقبين أبطأ عند الإجابة على أساس الدهليزي-kinaesthetic المعلومات وحدها. الإنسان مسار التكامل على أساس الدهليزي-kinaesthetic المعلومات وحدها وبالتالي يأخذ وقتا أطول من المعلومات البصرية عندما موجودا. لافتا أن يتسق مع التقليل والمبالغة في زاوية واحدة انتقلت من خلال الطائرات في الأفقي والعمودي على التوالي، تشير إلى أن التمثيل العصبي للحركة على الذات من خلال الفضاء هو غير متناظرة والتي قد تتعلق بحقيقة أن حركة خبرة البشر في معظمها داخل أفقي الطائرة.
Protocol
Discussion
انتقلت تم دمج مسار أنشئت كذلك وسيلة تستخدم للحل حيث مراقب نشأت بل هو عرضة لليقلل من زاوية واحدة من خلال 5. نتائجنا تظهر هذه متعدية للحركة ولكن فقط في مستوى أفقي. في الطائرات العمودية المشاركين هم أكثر عرضة للالمبالغة في تقدير زاوية انتقلت من خلال أو ليس لديهم انحياز على الإطلاق. وهذه النتائج قد تفسر لماذا تقديرات ارتفاع اجتاز بين أكثر التضاريس تميل الى ان تكون مبالغا فيها (10) وأيضا لماذا الملاحة المكانية بين الطوابق المختلفة للمبنى فقير 11. ويمكن أيضا هذه النتائج تكون مرتبطة التماثل المعروفة في الحصة النسبية من الكييس إلى utricule مستقبلات (~ 0.58) 12. أبطأ زمن الاستجابة على أساس الدهليزي-kinaesthetic المعلومات وحدها بالمقارنة مع المعلومات البصرية عندما موجودا يوحي أنه قد يكون هناك مزيد من التأخير المرتبطة محاولة تحديد منشأ المرء بناء على الأدلة بالقصور الذاتي وحده، الذيتتم مقارنة بطيء قد تتصل الدراسات الحديثة تبين أن الإدراك الدهليزي على الحواس الأخرى 13-16. عموما نتائجنا تشير الى ان ويمكن استخدام استراتيجيات بديلة لتحديد منشأ المرء عندما يتحرك عموديا والتي قد تتعلق بحقيقة أن حركة خبرة البشر في معظمها داخل الطائرة الأفقي. كذلك، في حين شهدت نادرا ترجمة متتابعة وقوعها في معظم الأحيان في المستوى السهمي – حيث الأخطاء هي الحد الأدنى – مثل عندما نسير في اتجاه والتحرك على السلالم المتحركة. بينما في مرحلة ما بعد تجربة المقابلات لا تعكس استراتيجيات مختلفة بين الطائرات، وينبغي أن التجارب استكشاف هذا الاحتمال. ومن المقرر التجارب مع مسارات باستخدام درجة إضافية من الحرية، وأطول المسارات، مع الجسم بشكل مختلف نسبيا الموجه إلى الجاذبية، فضلا عن استخدام أكبر ميادين الرأي والتي هي الآن ممكن مع محاكي سيبرموتيون MPI للتحقيق مزيد من التكامل مسار الأداء في ثلاثة أبعاد.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
MPI بعد الدكتوراة رواتب إلى MB-C و TM؛ الكورية جبهة الخلاص الوطني (R31-2008-000-10008-0) إلى HHB. بفضل Beykirch كارل، مايكل Kerger وتيش يواكيم للمساعدة التقنية والمناقشة العلمية.
Materials
KUKA KR 500 Heavy Duty Industrial Robot
Dell 24″ 1920×1200 lcd display (effective field of view masked to 1200 x 1200)
Custom built joystick with UDP communication
References
- Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G. Navigating without vision: Basic and applied research. Optometry and Vision Science. 78, 282-289 (2001).
- Vidal, M., Amorim, M. A., Berthoz, A. Navigating in a virtual three-dimensional maze: how do egocentric and allocentric reference frames interact. Cognitive Brain Research. 19, 244-258 (2004).
- Vidal, M., Amorim, M. A., McIntyre, J., Berthoz, A. The perception of visually presented yaw and pitch turns: Assessing the contribution of motion, static, and cognitive cues. Perception & Psychophysics. 68, 1338-1350 (2006).
- Loomis, J. M., Klatzky, R. K., Philbeck, J. W., Golledge, R. Assessing auditory distance perception using perceptually directed action. Perception & Psychophysics. 60, 966-980 (1998).
- Loomis, J. M., Klatzky, R. L., Golledge, R. G., Cicinelli, J. G., Pellegrino, J. W., Fry, P. A. Nonvisual navigation by blind and sighted: Assessment of path integration ability. Journal of Experimental Psychology General. 122, 73-91 (1993).
- Bakker, N. H., Werkhoven, P. J., Passenier, P. O. The effects of proprioceptive and visual feedback on geographical orientation in virtual environments. Presence. 8, 36-53 (1999).
- Kearns, M. J., Warren, W. H., Duchon, A. P., Tarr, M. J. Path integration from optic flow and body senses in a homing task. Perception. 31, 349-374 (2002).
- Pollini, L., Innocenti, M., Petrone, A. Study of a novel motion platform for flight simulators using an anthropomorphic robot. , 2006-6360 (2006).
- Teufel, H. J., Nusseck, H. -. G., Beykirch, K. A., Butler, J. S., Kerger, M., Bulthoff, H. H. MPI motion simulator: development and analysis of a novel motion simulator. , 2007-6476 (2007).
- Gärling, T., Böök, A., Lindberg, E., Arce, C. Is elevation encoded in cognitive maps. Journal of Environmental Psychology. 10, 341-351 (1990).
- Montello, D. R., Pick, H. L. J. Integrating knowledge of vertically aligned large-scale spaces. Environment and Behaviour. 25, 457-483 (1993).
- Correia, M. J., Hixson, W. C., Niven, J. I. On predictive equations for subjective judgments of vertical and horizon in a force field. Acta oto-laryngologica Supplementum. 230, 3 (1968).
- Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. Perceived timing of vestibular stimulation relative to touch, light and sound. Experimental Brain Research. 198, 221-231 (2009).
- Barnett-Cowan, M., Harris, L. R. Temporal processing of active and passive head movement. Experimental Brain Research. 214, 27-35 (2011).
- Sanders, M. C., Chang, N. N., Hiss, M. M., Uchanski, R. M., Hullar, T. E. Temporal binding of auditory and rotational stimuli. Experimental Brain Research. 210, 539-547 (2011).
- Barnett-Cowan, M., Raeder, S. M., Bulthoff, H. H. Persistent perceptual delay for head movement onset relative to auditory stimuli of different duration and rise times. Experimental Brain Research. , (2012).
