Charakterisierung des Sinnes der Agentur über die Aktionen der Neural-Maschine-Schnittstelle betrieben Prothesen

Wie Roboter Prothesen immer weit fortgeschritten, wird die Bedeutung der relevanten sensorisches Feedback weiter wachsen. Sensorisches Feedback wirkt sich wie Menschen wahrnehmen, interagieren und sogar ihre Körperschemas Maschinen integrieren. Den letzten NMI-Techniken können jetzt bieten Prothese Nutzern intuitive Steuerung und erreichen mit verbundenen Empfindungen berühren^{1,2,3,4,5,6 , 7} und Kinästhesie (Bewegung Sinn)^8,9 in fehlenden Gliedmaßen. Wenn diese sensorische Informationen mit den visuellen Informationen durch die Beobachtung der künstlichen Gliedmaßen während des Betriebs gekoppelt ist, haben wir Zugriff auf wichtige Elemente, die die Unterscheidung von selbst-versusinformieren-andere. Nutzen diesen Zugang kann helfen, Prothese Benutzer einen Schritt näher zu bringen, um eine Prothese als Teil ihres Körpers, anstatt nur ein Werkzeug in Betrieb.

Körperbewusstsein und das Gefühl des Seins verkörpert ergibt sich aus der Einrichtung der Agentur (die Erfahrung der Urheberschaft einer Extremität Aktionen) und Besitz (das Gefühl, dass ein Glied ein Teil des Körpers ist)^10,11. Eigentum ist in erster Linie durch die Integration von Touch und visuelle Informationen¹²vermittelt. Agentur ergibt sich aus der Integration von Absicht, Bewegung Empfindung (Kinästhesie), visuelle Informationen und kognitive Vorhersagemodelle¹¹. Während der Aufführung einer freiwilligen Aktion Agentur entsteht, wenn die sensorischen Folgen dieser Aktion mit dem ausführenden Absicht und Vorhersagen aus der Performer interne Modelle¹³ausrichten. Agentur ist verschieden vom Besitz. Das Konzept der Eigenverantwortung der Gliedmaßen wurde häufig in Prothese Literatur¹⁴untersucht. Ein Gefühl der Extremität Eigentum Formen in NMI Teilnehmer beim Touch Feedback räumlich und zeitlich angemessen, da die gemessenen explizit durch Fragebögen oder implizit durch stumpfes Temperaturänderungen oder zeitliche Reihenfolge Urteile¹⁵ist. Jedoch gab es weniger Möglichkeiten zur Erkundung der Agentur im Rahmen des NMI¹⁶. Jüngsten Arbeiten mit NMI Teilnehmer hat gezeigt, dass Agentur gezielt gefördert werden kann und ist unabhängig von der Erfahrung des Eigentums⁸.

Agentur ist besonders wichtig in den Betrieb der Roboter Prothesen wie eine kognitive Verbindung zur Steuerung der Prothese körperliche Handlungen durch Erfahrungen der Kausalität, das Gefühl der Kontrolle der künstlichen Gliedmaßen oder etwas zu verursachen passieren Sie,¹⁷. Roboter-Prothesen sind erweiterte computergesteuerte Maschinen, die der Benutzer zusammenarbeiten muss Aufgaben effektiv erledigen. Einige Prothesen haben autonome Funktionen wie Griff-Rutsch Erkennung und Korrektur aufgenommen; Diese Systeme haben noch begrenzte Annahme gesehen, wie Funktionalität, die außerhalb der Kontrolle des Benutzers laufen so frustrierend eingesehen werden, wenn nicht entsprechend umgesetzt^8,18. Dies stellt eine grundlegende Herausforderung, die in Anwendungen der menschlichen Zusammenarbeit mit autonomen Maschinen aufgegriffen wird. Das heißt, Menschen Vertrauen oft ihre eigenen Handlungen über solche, die aus einer Zusammenarbeit mit Computern oder Maschinen und dieses Vertrauen beeinflusst direkt des Betreibers Wahrscheinlichkeit, die autonomen Funktionen^19,20zu verwenden. Als Menschen Vertrauen wir von Haus aus uns selbst und unseren Körper für die Aktionen, die wir wollen; Wenn dies erreicht ist, schaffen wir einen inneren Sinn der Agentur. Interessanterweise ist die Gründung der Agentur im Mensch-Computer-Kooperationsmaßnahmen beeinflusst. Während der Mensch-Mensch kooperative Aufgaben kann ein gemeinsames Verständnis von Agentur über Bewegung²¹gebildet werden; jedoch schlägt die Literatur, dass gemeinsame Agentur während der Mensch-Maschine-Kooperation^22,23belastet ist. Diese Herausforderungen spiegeln sich in Prothetik Obere Extremität Verwendung und Ausschussquoten robotische Geräte bleiben hoch, mit 23-39 % von Benutzern, die ihre Nutzung²⁴absetzen. In der Tat lieber viele Prothese Benutzer immer noch Körper betriebene Systeme²⁵. Diese Systeme die computergesteuerte Maschine aus den Regelkreis und mehr Paar eng Bewegung des Körpers des Benutzers auf die Prothese Bewegung über Drahtseile. Dies verstärkt weiter die Bedeutung der kognitiven Integration bei der Verwendung von erweiterten Prothesen. Wir empfehlen, dass NMI-Systeme eine Reihe von notwendigen sensorischen und motorischen Teile bieten, künstliche Gliedmaßen näher zu bewegen, um eine kooperative Gefühl der Agentur zu helfen, und dies wird maßgeblich fördern die Akzeptanz und die echte Integration dieser computergesteuerte Maschinen mit ihren Nutzern.

Agentur kann in verschiedener Weise gemessen werden. Die einfachsten Maßnahmen verwenden psychophysische Fragebögen oder Skalen explizit bitten die Teilnehmer, wen oder was sie schreiben ein Ereignis^17,26,27. Diese stützt sich auf ein Individuum bestehende Wahrnehmung der “selbst” durch die Forderung der Teilnehmer zu schlussfolgernde Urteile des selbständigen Namensnennung (d.h., explizit zu beurteilen, ob “Ich” oder einer anderen juristischen Person für eine Aktion oder Veranstaltung verantwortlich war). Implizite Measures geben Einblick in den Hintergrund kognitive Prozesse, die während der motorischen Aktion und sensorischen Veranstaltungen auftreten. Diese Ansicht der Agentur versucht, das zu messen, die nicht ausdrücklich vom Individuum wahrgenommen wird. In der Regel wird dies erreicht, indem man Teilnehmer einen wahrgenommene Unterschied in selbst – und extern generiert zu charakterisieren, Aktionen, zum Beispiel mit Teilnehmern die Dauer der Zeit, die sie wahrgenommen berichten, um zwischen einem selbst und nach außen-generierte Ereignis auftreten ^{17 , 28}. während der Aufführung des selbst erzeugten Aktionen Agentur implizit manifestiert sich als eine wahrnehmbare Kompression in der Zeit zwischen Aktionen und ihre sensorischen Konsequenzen, bekannt als vorsätzliche Bindung²⁸. Wenn Personen die Zeit Wahrnehmung zwischen einer Aktion und ihrer Ergebnisse auftreten berichten, entspricht wahrgenommene kürzer Zeit zu einem stärker gegründeten Agentur^29,30. Interessanterweise wurde nachgewiesen, dass explizite und implizite Maßnahmen nicht direkt korrelieren können, wie sie wahrscheinlich Charakterisierung sind unterschiedliche Wahrnehmungs Mechanismen¹⁷ , die zusammen das Gefühl der Agentur zu informieren. Einrichtung ein umfassenderes Verständnis der Agentur Bildung während des Gebrauchs der Prothese wird als solche wahrscheinlich experimentelle Protokolle mit expliziten und impliziten Maßnahmen erfordern.

Diese Arbeit beschreibt einen methodischen Rahmen, der verwendet werden kann, um explizit und implizit charakterisieren das Gefühl der Agentur die NMI Kontrolle über sinnlich virtuell oder Roboter Handprothesen entwickelt. Zwei Techniken zur Messung der Agentur während der Wahrnehmung einer sensomotorischen Objekt greifen werden hervorgehoben. Etablierten psychophysische Fragebögen werden eingesetzt, um die explizite Erfahrung der Agentur, zu erfassen, während Zeitschätzungen Intervall (vorsätzliche Bindung) beschäftigt sind, um das Gefühl der Agentur implizit zu messen.

Der Umfang dieses Protokolls ist, das Gefühl der Agentur im Zusammenhang mit einer NMI auszuwerten, die physiologisch relevanten aktive Motorsteuerung und kinästhetische Feedback bietet. Diese Techniken sind verallgemeinerbare auf virtuellen oder physischen prothetische NMI-Systeme. Es gibt minimale Beschränkungen auf die Bevölkerung, die zur Durchführung dieses Protokolls eingestellt werden können. Zum Beispiel nicht die Mobilität der oberen Gliedmaßen des Teilnehmers auf bilateraler Ebene beeinflusst werden (sie müssen eine solide Gliedmaße), und sie müssen die kognitive Fähigkeit besitzen, zeitbasierte Urteile und erfahrenen Empfindungen zu artikulieren.