משימת קונגרואנסי Crossmodal כאמצעי להשיג מדוד התנהגות אובייקטיבי בפרדיגמה האשליה יד גומי
Summary
אנו מדגימים כיצד יכול להיות מועסקות מידה אובייקטיבית בפרדיגמה האשליה יד הגומי נרחב המועסק. צעד זה מתקבל על ידי שינוי משימת congruency crossmodal המבוססת היטב. משימה זו מאפשרת חקירה של תהליכים חושיים אשר הם קריטיים לויסות של ייצוגי גוף כמו ביד האשליה הגומי.
Abstract
יד האשליה הגומי (RHI) היא פרדיגמה ניסויית פופולרית. משתתפים להציג במגע יד גומי מלאכותי בזמן של משתתפי יד הנעלמה שלו היא נגע. אם יינתנו לנגיעות שנצפו והרגישו באותו הזמן אז זה מספיק כדי לגרום לחוויה משכנעת שיד הגומי היא היד של אדם עצמו. RHI יכול לשמש כדי לחקור איך בדיוק המוח בונה ייצוגי גוף שונים עבור הגוף של אדם עצמו. ייצוגים כאלה הם חיוניים לאינטראקציות מוצלחות עם העולם החיצוני. כדי להשיג מידה סובייקטיבית של RHI, חוקרים בדרך כלל שואלים את המשתתפים לדוחות שיעור כגון "הרגשתי כאילו יד הגומי היו לי את היד". כאן אנו מדגימים כיצד ניתן להשתמש בו למשימת congruency crossmodal להשיג מידה אובייקטיבי התנהגות בתוך הפרדיגמה הזו.
הגרסה של משימת congruency crossmodal אנו מעסיקים כרוכה הצגת מטרות מישוש ומסיחים חזותיים. טארגETS ומסיחים הם מרחבית חופפים (כלומר אותה אצבע) על כמה ניסויים ונראים לא מתאימים (כלומר אצבע אחרת) על אחרים. הבדל בביצועים בין ניסויים שאינם תואמים ועולים בקנה אחד – השפעת congruency crossmodal (CCE) – מדדי אינטראקציות חושיות. חשוב לציין, CCE הוא מווסת גם על ידי הצגת יד, כמו גם התיאום של מגע נצפים והרגיש שהם שני הגורמים מכריעים לRHI.
השימוש במשימת congruency crossmodal בתוך הפרדיגמה RHI יש מספר יתרונות. זהו מדד התנהגותי פשוט שיכול להיות חוזר ונשנה ניתן להשיג רבות אשר פעמים במהלך ותוך האשליה משתתפים להציג את היד המלאכותית. יתר על כן, מדד זה אינו רגיש להטיות צופה והנסיין. שילוב של הפרדיגמה RHI עם משימת congruency crossmodal מאפשר בפרט לחקירה של תהליכים חושיים אשר הם קריטיים לויסות של הגוף representatיונים כמו בRHI.
Introduction
אנו מדגימים כיצד ניתן לקבל מדד אובייקטיבי של תופעות בפרדיגמה האשליה יד הגומי מועסק בדרך כלל על ידי שילוב של הפרדיגמה הזו עם משימת congruency crossmodal המבוססת היטב.
בRHI משתתפים להציג פרדיגמה מגע ביד גומי מלאכותית בזמן של משתתפי יד הנעלמה שלו היא נגע. אם יינתנו לנגיעות שנצפו והרגישו באותו הזמן אז זה מספיק כדי לגרום לחוויה משכנעת שיד הגומי היא ידו של אחד עבור רוב המשתתפים. כאשר מגע הוא נתון באופן אסינכרוני אז RHI הוא בוטל או מופחת. כפי שהשם מרמז, את הפרדיגמה RHI בדרך כלל כרוכה ביד, פרדיגמות דומות אך יש גם שהוקמו לכל גוף 1-3. ניסויים בשימוש בפרדיגמה זו יכולים לחקור את התנאים בי לווסת את ייצוגי גוף. ניסויים קודמים, למשל, הוכיחו כי הן צופים צורת גוף, כמו גם תיאום שלמגע הוא נתן רמזים חשובים לייצוג של גוף 4,5 של אדם עצמו. לפיכך, ניתן להשתמש בו כRHI פרדיגמה ניסויית כדי לשפוך אור על אופן שבו המבנים במוח וייצוגים שונים עדכונים לגוף של אדם עצמו 4-7. ייצוגי גוף כגון תמיכה בתהליכים חיוניים רבים בעת אינטראקציה עם הסביבה החיצונית. יתר על כן, שינויי ייצוג גוף קשורים להפרעות קליניות רבות לכאב הכרוני למשל, הפרעות אכילה ו8-10 סכיזופרניה.
כדי לחקור את המנגנונים בבסיס הבנייה של חוקרי ייצוגי גוף שונים יש מועסקים במספר צעדים שהם מווסת בפרדיגמה האשליה יד הגומי. בדרך כלל, חוקרים מבקשים ממשתתפי שיעור הצהרות כגון "הרגשתי כאילו יד הגומי היו לי את היד." בסולם מ -3 עד 3 7,11. עוד אמצעי עקיף יותר, אשר לעתים קרובות כבר מועסק כרוך שואל משתתפים כדי לציין positiעל ידם לפני ואחרי האשליה היה מושרה 12. מיקום היד נתפס בדרך כלל כדי להיות קרוב יותר לגומי היד לאחר RHI מושרה ("להיסחף פרופריוצפטיבי").
גם חוקרים מועסקים אמצעים פיסיולוגיים למדד ההשפעה של מניפולציות ניסיוני בRHI, לתגובה של מוליכות עור דוגמה כאשר איום פתאומי (לדוגמא סכין מתקרב) לגומי היד נתפס 13,14. RHI גם היה קשור לשינויי טמפרטורת עור קטנים אשר ניתן למדוד 15. היתרון של האמצעים הפיסיולוגיים הללו הוא שהם מתרחשים באופן אוטומטי ובכך הם פחות רגישים להטיות ניסיוניות פוטנציאליות. חסרונות פוטנציאליים של טכניקות אלו כוללים אימוצו של התגובה הפיזיולוגית בכל המניפולציה הניסויית. יתר על כן, את התהליכים הפיסיולוגיים אמצעים אלה לנצל את ניתן בדרך כלל פיקוח ממשלתי בקבוצות חולה מסוימות (לדוגמהכאב כרוני, הפרעות אכילה וסכיזופרניה, ראה חומר נוסף ב15).
המטרה הספציפית שלנו הייתה להשיג מידת התנהגות אובייקטיבית של תופעות ביד האשליה הגומי, שהוא פחות רגיש לצופה אפשרית או הטיות הנסיין. לצורך זה שילבנו RHI עם משימת congruency crossmodal. משימה זו כרוכה בהבחנות מיקום כפייה בחירת הילוך של מטרות בערוץ אחד בזמן, גירויים נוספים מוצגים בשיטה שונה 16,17. צעד זה כרוך בכך משימה פשוטה יחסית שלא כמו אמצעים פיסיולוגיים יכולים להינתן שוב ושוב פעמים רבות. יתר על כן, שלא כמו "להיסחף פרופריוצפטיבי" ניתן להשיג באמצעי זה באופן מקוון באשליה ואילו משתתפים להציג את היד המלאכותית. ושילוב של הפרדיגמה RHI עם משימת congruency crossmodal מאפשר בפרט לחקירה של תהליכים חושיים אשר הם קריטיים עבור מודוlations של ייצוגי גוף כמו בRHI 4,5,18. אנו חושבים כי מדד CCE מתאים ללמוד שינויים בייצוגי גוף בקבוצות חולה. אנחנו חושבים שזה נכון במיוחד במקרה למחקר של הפרעות הכוללות מגוון רחב של קוגניטיבית, מוטיבציה או שינויים פיסיולוגיים שעלולים להשפיע על כלל אמצעים יותר סובייקטיביות ופיסיולוגיים של RHI.
בגרסה שאנו משתמשים לRHI הציגו, מטרות מישוש (תנודות קצרות) הן לאצבעות שונות (לדוגמא מדד ואמה) של יד אחת. משתתפים פשוט התבקשו לציין שהאצבע קיבל גירוי חוש המישוש על ידי לחיצה על אחד משני כפתורים עם היד החופשית. את המסיחים הם גירויים חזותיים (הבהוב קצר של אורות קטנים) אשר מותקנים מעל לאצבעות של היד שנצפו הגומי. גירויים חזותיים אלה מתרחשים בזמן קרוב לגירויים המישוש. חשוב מכך, את הגירויים החזותיים יופיעו על אותו האצבע – מרחבית חופפת – מחצית הזמן דואר ומתרחש באצבע האחרת – מרחבית נראה לא מתאים – את החצי השני. גירויים חזותיים מרחבית חופפים לשפר את הלוקליזציה של יעד המישוש, ואילו גירויים חזותיים מרחבית שאינם תואמים יכולים להאט את התהליך הזה. ההבדל הכללי בביצועים בין ניסויים שאינם תואמים וחופפים, המכונה אפקט congruency crossmodal (CCE), משקף את ההשפעה של המידע החזותי על אפליה במיקומי יעד המישוש וכך אינטראקציות חושיות אינדקסים.
צופה ביד טופס 19-21, כמו גם התיאום של המגע ניתנו 22 בRHI קובע את סדר הגודל של CCE. במילים אחרות, את האינדקסים גודל CCE כמה את הגירויים החזותיים ליד יד הגומי להשפיע על תגובה לנגיעות ביד של אדם עצמו. כאשר המשתתפים חווים את יד הגומי להיות ידו של אחד אז CCE לגירויים חזותי מישוש הוא גדל. הוא חשב כי RHI מוביל לשינויים בעמ 'החושיrocessing אשר סביר להניח מגדיל את האינטראקציות בין גירויים חזותיים ומישוש 5,18.
אנחנו השתמשנו בעבר בשילוב של RHI ומשימת congruency crossmodal לחקור תופעות ניסיוניות בRHI 22. אחרים הראו כי גודל CCE יכול לשמש כאמצעי בכל גוף אשליות אשר כרוך היבטים גלובליים יותר של ייצוגי גוף 23. במחקר זה משתתף מופלה מיקום של גירויי רטט מישוש על גבם. במקביל משתתפים צפו את גופם מתוך עמדה כאילו עומד מאחורי 2 מ 'הגוף שלהם דרך מצלמה וראש רכוב תצוגה. המשתתפים גם יכול לראות את האורות שהיו או ניצתו באותו המיקום כמו ביעדי המישוש (ניסויים חופפים) או במיקום אחר (שאינם תואמים ניסויים). בנוסף למשימת congruency crossmodal, המחברים גם ליטף את גבם של המשתתפים. זה היה או מלטף בsynchrony עם משיכות שנצפו או בasynchrony. מניפולציה זו גרמה בממוצע הבדל בחוויה של בעלות גוף והשפיעה גם על סדר הגודל של CCE. לפיכך, את סדר גודל CCE יכול לשמש כמדד אובייקטיבי לשינויים הן בRHI כמו גם ב'כל האשליה הגוף '. שילובים של פרדיגמות אלה עם משימת congruency crossmodal לאפשר, בפרט, חיטוט של תהליכים חושיים אשר הם קריטיים להתרחשות של אשליות אלה. אנו כעת לספק תיאור צעד אחר צעד מפורט של אופן בו אנו מיישמים את משימת congruency crossmodal בפרדיגמה RHI.
Protocol
Representative Results
Discussion
אנחנו הדגמנו כיצד ניתן לקבל מדד אובייקטיבי של תופעות בפרדיגמה RHI מועסק בדרך כלל על ידי שילוב של הפרדיגמה הזו עם משימת congruency crossmodal המבוססת היטב. עוצמת השפעת congruency crossmodal הוא גדל באופן משמעותי כאשר הוא מושרה RHI.
גירוי כפי שנמסר בפרדיגמה האשליה יד גומי מודולציה כמה היבטים של חוויות הקשורות לגוף, כגון גוף ובעלות גוף מיקום. מחקר סיפקה ראיות לכך שכמה תהליכים הקשורים לתפיסה, הומאוסטזיס ופעולה הם מווסת בRHI 14,15,22,26,27. חשוב מכך, השילוב של הפרדיגמה RHI עם משימת congruency crossmodal מאפשר בפרט לחקירה של תהליכים חושיים אשר הם קריטיים לכל ההיבטים הללו.
גם צפייה של היד והתיאום של מלטף בRHI, כמו גם בכל האשליה הגוף, הוכח אלכך לווסת את עוצמת CCE 20,22,23. משימת congruency crossmodal מספקת מדד על קו פשוט יחסית שניתן לחזור פעמים רבות והוא לא רגיש לצופה והטיות ניסיוניות.
חסרונות פוטנציאליים של שימוש במשימה זו הם שזה יכול להיות זמן רב יותר והוא יכול להיות מבחינה טכנית מתוחכמת יותר בהשוואה לאמצעים אחרים. יתר על כן, מדידת ההשפעות של RHI יכול לווסת את עצמו באשליה. האתגר החשוב עבור משימת congruency crossmodal הוא שזה כרוך בגירויים חזותיים ומישוש רבים חושיים, שיכול באופן עצמאי ממברשת מלטף את הגוף לווסת את משימת ייצוג changes.The crossmodal congruency עצמו עשוי ובכך מפריע להשפעה של מברשת מלטפת בRHI. מצאנו שמלטף לפני כל ניסוי congruency crossmodal הוא יעיל יותר מאשר רק מלטף בתחילת מערך שלם של ניסויים 22. יתר על כן, Aspell et al. (2009) founד שמציג את הגירויים החזותיים ומישוש למשימה congruency crossmodal עוד יותר מזה (לדוגמה באיחור קטן של 150-250 אלפיות שני) מגביר את ההשפעות של לפני ליטוף. כגון עיכוב קטן עדיין מאפשר אינטראקציות חושיות 28, אבל מפחית את ההפרעות של גירויי visuo-מישוש על המניפולציה RHI. יתר על כן, מצאנו כי ההשפעה של מלטף את התיאום מופחת בעת שימוש במשימת congruency crossmodal ואילו באותו הזמן הצבת יד הגומי קרוב יחסית לאמיתי יד 22. סביר להניח שזה נובע בחלקו מרווח גירוי ארוך יחסית (עד 15 דקות) ואולי גם בגלל מצב אסינכרוני כולל גם גירוי visuotactile crossmodal הופך את המצב הזה "סינכרוני יותר" או "פחות אסינכרוני" ממה שזה בדרך כלל יהיה. לכן, אנו ממליצים על שימוש במרחק גדול יותר בין ידי בעת יישום שיטה זו. בסך הכל, את הגירויים החושיים בcongru crossmodalמשימת ency יכול לווסת את עצמו ייצוגי גוף על ידי שינוי כמות הגירוי חושי סינכרוני או אסינכרוני כולל. כאשר משווה סינכרוני עם גירויים אסינכרוני בפרדיגמות האשליה, זה כן חשוב, כדי להבטיח שהמברשת מלטפת את מוביל לגירוי חזותי מישוש סינכרוני או אסינכרוני יחסית יותר באופן כללי. זו יכולה להיות מושגת על ידי מברשת ניסוי על ידי ניסוי ומלטף באמצעות עיכוב קצר בין גירויי משימת congruency crossmodal visuotactile.
המחקר הקודם שלנו הראה את ההשפעה של מניפולציות RHI על CCE 22. עם זאת, היבטים אחרים בם נחקרו לצעדי RHI אחרים עדיין צריכים להיחקר. לדוגמה, זה יהיה מעניין ללמוד אם מידת RHI לדוגמה לניסיון של בעלות קשורה לCCE גודל ואם שינויי גודל CCE לאורך זמן. יתר על כן, זה יהיה מעניין לחקור אם תופעות CCE במהלך RHI הן comparמסוגל תוצאות שנצפו עם אותה המשימה על אמת היד.
לסיכום, הראינו כי משימת congruency crossmodal יכולה לשמש כדי לקבל מידת התנהגות אובייקטיבית ביד האשליה הגומי. משימה התנהגותית זה היא יחסית פשוטה ואנחנו חושבים שהוא מתאים לחקר שינויים בייצוגי גוף ועומד בבסיס עיבוד חושי הן באוכלוסייה הכללית, כמו גם קבוצות חולה. עם זאת, חשוב לציין שמדד זה לא יכול להיות קשר סיבתי קשור לחוויות סובייקטיביות ביד האשליה גומי 29. סביר להניח כי גם באמצעים אובייקטיביים וסובייקטיביים להסתמך על מנגנונים חושיים נפוצים או דומים, אבל אולי גם על מנגנונים נפרדים. בהתאם לשאלת המחקר, זה יכול להיות רצוי לקבל מדד התנהגותי מטרה וגם מידה סובייקטיבי יותר באמצעות סולמות דירוג.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
לוע ממומן על ידי מלכת אליזבת השנייה מלגה (DP 0,984,919) מהמועצה למחקר האוסטרלית.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| artificial hand | Otto Bock Australia Pty. Ltd | passive arm prostheses | other company or custom made is possible |
| paint brushes | |||
| custom-made box | e.g. cardboard or wood | ||
| 2 tactors e.g. small speakers | e.g. Altronics, China | C0600 (Mylar Cone Speaker) | other tactors can be used for example bone conductors (from hearing aids, e.g. Oticon) or electromagnetic solenoid-type stimulators (e.g. dancerdesign.co.uk) |
| 2 light-emitting diodes (LEDs) | e.g. A-Bright Industrial Co., LTD | AL-513YD-004 | |
| computer with mouse | |||
| Presentation software | Neurobehavioural Systems | Presentation | other software can be used |
| headphones and recorded sound file as metronome |
References
- Ehrsson, H. H. The experimental induction of out-of-body experiences. Science (New York, N.Y.). 317, 1048 (2007).
- Lenggenhager, B., Tadi, T., Metzinger, T., Blanke, O. Video ergo sum: manipulating bodily self-consciousness. Science (New York, N.Y.). 317, 1096-1099 (2007).
- Petkova, V. I., Ehrsson, H. H. If I were you: perceptual illusion of body swapping. PloS one. 3, e3832 (2008).
- Tsakiris, M. My body in the brain: a neurocognitive model of body-ownership. Neuropsychologia. 48, 703-712 (2010).
- Ehrsson, H. H., Stein, B. E. . The New Handbook of Multisensory Processing. , (2012).
- Blanke, O. Multisensory brain mechanisms of bodily self-consciousness. Nature Reviews Neuroscience. , (2012).
- Botvinick, M., Cohen, J. Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see. Nature. 391, 756 (1998).
- Eshkevari, E., Rieger, E., Longo, M. R., Haggard, P., Treasure, J. Increased plasticity of the bodily self in eating disorders. Psychol. Med. , 1-10 (2011).
- Moseley, G. L., Gallace, A., Spence, C. Bodily illusions in health and disease: physiological and clinical perspectives and the concept of a cortical ‘body matrix’. Neuroscience and Biobehavioral reviews. 36, 34-46 (2012).
- Thakkar, K. N., Nichols, H. S., McIntosh, L. G., Park, S. Disturbances in body ownership in schizophrenia: evidence from the rubber hand illusion and case study of a spontaneous out-of-body experience. PloS one. 6, e27089 (2011).
- Longo, M. R., Schuur, F., Kammers, M. P., Tsakiris, M., Haggard, P. What is embodiment? A psychometric approach. Cognition. 107, 978-998 (2008).
- Tsakiris, M., Haggard, P. The rubber hand illusion revisited: Visuotactile integration and self-attribution. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 31, 80-91 (2005).
- Armel, K. C., Ramachandran, V. S. Projecting sensations to external objects: evidence from skin conductance response. Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences. 270, 1499-1506 (2003).
- Ehrsson, H. H., Wiech, K., Weiskopf, N., Dolan, R. J., Passingham, R. E. Threatening a rubber hand that you feel is yours elicits a cortical anxiety response. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 9828-9833 (2007).
- Moseley, G. L., et al. Psychologically induced cooling of a specific body part caused by the illusory ownership of an artificial counterpart. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 13169-13173 (2008).
- Spence, C., Pavani, F., Maravita, A., Holmes, N. Multisensory contributions to the 3-D representation of visuotactile peripersonal space in humans: evidence from the crossmodal congruency task. Journal of Physiology (Paris). 98, 171-189 (2004).
- Spence, C., Pavani, F., Maravita, A., Lin, M. C., Otaduy, M. A. . Haptic rendering: Foundations, algorithms, and applications. , 21-52 (2008).
- Makin, T. R., Holmes, N. P., Ehrsson, H. H. On the other hand: Dummy hands and peripersonal space. Behavioural Brain Research. 191, 1-10 (2008).
- Austen, E. L., Soto-Faraco, S., Enns, J. T., Kingstone, A. Mislocalizations of touch to a fake hand. Cognitive, Affective & Behavioral Neuroscience. 4, 170-181 (2004).
- Pavani, F., Spence, C., Driver, J. Visual capture of touch: out-of-the-body experiences with rubber gloves. Psychological Science. 11, 353-359 (2000).
- Walton, M., Spence, C. Cross-modal congruency and visual capture in a visual elevation-discrimination task. Experimental Brain Research. 154, 113-120 (2004).
- Zopf, R., Savage, G., Williams, M. A. Crossmodal congruency measures of lateral distance effects on the rubber hand illusion. Neuropsychologia. 48, 713-725 (2010).
- Aspell, J. E., Lenggenhager, B., Blanke, O. Keeping in touch with one’s self: multisensory mechanisms of self-consciousness. PloS. 4, e6488 (2009).
- Gallace, A., Soto-Faraco, S., Dalton, P., Kreukniet, B., Spence, C. Response requirements modulate tactile spatial congruency effects. Experimental Brain Research. Experimentelle Hirnforschung. 191, 171-186 (2008).
- 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, 40 (2012).
- Zopf, R., Harris, J. A., Williams, M. A. The influence of body-ownership cues on tactile sensitivity. Cognitive Neuroscience. 2, 147-154 (2011).
- Zopf, R., Truong, S., Finkbeiner, M., Friedman, J., Williams, M. A. Viewing and feeling touch modulates hand position for reaching. Neuropsychologia. 49, 1287-1293 (2011).
- Shore, D. I., Barnes, M. E., Spence, C. Temporal aspects of the visuotactile congruency effect. Neuroscience Letters. 392, 96-100 (2006).
- Rohde, M., Di Luca, M., Ernst, M. O. The Rubber Hand Illusion: feeling of ownership and proprioceptive drift do not go hand in hand. PloS one. 6, e21659 (2011).
