Caratterizzazione del senso dell'Agenzia sulle azioni della protesi operati interfaccia neurale-macchina

Come protesi robotiche diventano sempre più avanzate, l’importanza del feedback sensoriali pertinenti continuerà a crescere. Feedback sensoriale influisce su come gli esseri umani percepiscono, interagiscono e anche integrano macchine nel loro schema corporeo. Recenti tecniche di NMI possono ora fornire agli utenti la protesi con controllo intuitivo e raggiungere sensazioni associate toccare^{1,2,3,4,5,6 , 7} e cinestesi (senso di movimento)^8,9 in arti mancanti. Quando questa informazione sensoriale è accoppiata con le informazioni visive fornite da guardare l’arto artificiale durante il funzionamento, abbiamo accesso a elementi chiave che informano la distinzione di self –versus-altri. Sfruttando questo accesso può aiutare a portare la protesi utenti un passo più vicino a un arto artificiale di funzionamento come parte del loro corpo, piuttosto che solo uno strumento.

Consapevolezza del proprio corpo e il senso di essere incarnata nasce dall’istituzione dell’Agenzia (l’esperienza della paternità sulle azioni di un arto) e proprietà (la sensazione che un arto è una parte del corpo)^10,11. Proprietà è mediata principalmente attraverso l’integrazione di tocco e informazioni visive¹². Agenzia emerge dall’integrazione di intenti, la sensazione di movimento (cinestesi), informazioni visive e modelli cognitivi predittivi¹¹. Durante l’esecuzione di un’azione volontaria, l’Agenzia è formata quando le conseguenze sensoriali di quell’azione si allineano con intenti e le previsioni da modelli interni^{13 dell’esecutore}dell’esecutore. Agenzia è separato e distinto dalla proprietà. Il concetto di proprietà del membro è stato studiato frequentemente in protesi letteratura¹⁴. Un senso di forme di proprietà del membro in partecipanti NMI quando feedback tocco è spazialmente e temporalmente appropriato, come misurato in modo esplicito tramite questionari o in modo implicito attraverso i cambiamenti nella temperatura del moncone, o temporale ordine sentenze¹⁵. Tuttavia, meno opportunità hanno esistito per esplorare Agenzia nel contesto di NMI¹⁶. Lavoro recente con partecipanti di NMI ha dimostrato quello Agenzia può essere promosso espressamente ed è separata dall’esperienza della proprietà⁸.

Agenzia è particolarmente significativo nel funzionamento della protesi robotiche in quanto è un link conoscitivo al controllo delle azioni fisiche di arto artificiale attraverso esperienze di causalità, la sensazione di controllare l’arto artificiale o qualcosa per la causa accadere¹⁷. Protesi robotiche sono avanzate macchine computerizzate che l’utente deve cooperare con a completare in modo efficace le attività. Alcune membra prostetiche è integrate funzioni autonome, quali il grip antiscivolo rilevamento e correzione; Eppure questi sistemi hanno visto adozione limitata come funzionalità in esecuzione all’esterno il controllo dell’utente possono essere visualizzati come frustrante se non adeguatamente implementato^8,18. Questo rappresenta una sfida fondamentale che fa eco in applicazioni di cooperazione umana con macchine autonome. Cioè, gli esseri umani spesso fiducia delle proprie azioni rispetto a quelli derivanti da una collaborazione con computer o macchine, e questa fiducia direttamente influenza la probabilità di un operatore di utilizzare le funzioni autonome^19,20. Come esseri umani, ci fidiamo congenitalmente noi stessi e il nostro corpo per eseguire le azioni che intendiamo; Quando questo avviene, stabiliamo un senso intrinseco dell’Agenzia. È interessante notare che, la formazione dell’Agenzia è influenzata in azioni di cooperazione uomo-computer. Durante le attività cooperativa di umani, un sentimento comune dell’Agenzia può essere costituito sopra movimento²¹; Eppure, la letteratura suggerisce quello Agenzia condivisa è gravato durante la collaborazione uomo-computer^22,23. Queste sfide si riflettono nella protesica superiore-membro uso, e i tassi di rifiuto di dispositivi robotici rimangono elevati, con 23% – 39% degli utenti interrompendo il loro uso²⁴. In realtà, molti utenti di protesi ancora preferiscono sistemi alimentati a corpo²⁵. Questi sistemi rimuovono la macchina computerizzata dal ciclo di controllo e più intimamente coppia movimento del corpo dell’utente per il protesi movimento tramite cavi. Questo rafforza ulteriormente l’importanza dell’integrazione cognitiva nell’uso di avanzati dispositivi protesici. Suggeriamo che NMI sistemi in grado di fornire un numero dei pezzi sensoriali e motori necessari per aiutare spostare gli arti artificiali più vicino a stabilire un senso cooperativo dell’Agenzia, e questo sarà determinante nel promuovere l’accettazione e la reale integrazione di questi macchine computerizzate con i propri utenti.

Agenzia può essere misurata in un certo numero di modi. Le misure più semplice utilizzano questionari psico-fisico o scale che in modo esplicito chiedere ai partecipanti di chi o che cosa essi attribuiscono un evento^17,26,27. Questo si basa sulla percezione esistente di un individuo di “self” di richiedere ai partecipanti di fare sentenze inferenziale della auto-attribuzione (vale a dire, di giudicare in modo esplicito se “I” o un’altra entità era responsabile di un’azione o un evento). Le misure implicite forniscono la comprensione nei precedenti processi cognitivi che si verificano durante l’azione motoria e sensoriali eventi. Questo punto di vista dell’Agenzia tenta di misurare ciò che non viene percepito in modo esplicito da un individuo. In genere questo è possibile grazie ai partecipanti caratterizzano una differenza percepita in sé ed esternamente-generato azioni, per esempio avendo i partecipanti segnalano la durata di tempo che hanno percepito a verificarsi tra un auto ed esternamente evento generato ^{17 , 28}. durante l’esecuzione di azioni auto-generate, Agenzia implicitamente si manifesta come una compressione percettiva nel tempo tra le azioni e le loro conseguenze sensoriali, noti come intenzionale associazione²⁸. Quando gli individui segnalare il tempo che hanno percepito si verificano tra un’azione e il suo esito, una minore durata percepita di tempo corrisponde a un senso più fortemente formato di agenzia^29,30. Interessante, è stato dimostrato che misure esplicite e implicite non possono correlare direttamente come essi sono probabilmente che caratterizzano diversi meccanismi percettivi¹⁷ che informare insieme il senso dell’Agenzia. Come tale, che istituisce una comprensione più completa della formazione agenzia durante l’uso di protesi richiederà probabilmente protocolli sperimentali impiegando misure sia esplicite che implicite.

Questo lavoro descrive un quadro metodologico che può essere utilizzato per esplicitamente e implicitamente caratterizza il senso dell’Agenzia sviluppato sopra il controllo di NMI di sensate virtuale o robot protesi di mano. Sono evidenziati due tecniche per misurare agenzia durante l’esecuzione di un compito di afferrare oggetti sensorimotorio. Stabiliti questionari psico-fisico sono impiegati per catturare l’esperienza esplicita dell’Agenzia, mentre le stime di intervallo di tempo (associazione intenzionale) sono impiegate per misurare in modo implicito il senso dell’Agenzia.

L’ambito di questo protocollo è quello di valutare il senso dell’Agenzia nel contesto di un NMI che fornisce controllo motore attivo fisiologicamente rilevante e feedback cinestetico. Queste tecniche sono generalizzabili per sistemi protesici di NMI virtuali o fisici. Non ci sono restrizioni minime sulle popolazioni che possono essere reclutate per eseguire questo protocollo. Per esempio, la mobilità degli arti superiori del partecipante non può essere influenzata bilateralmente (devono avere un arto sano), e devono possedere la capacità cognitiva di esprimere giudizi basati sul tempo e articolare con esperienza sensazioni.