Anwendung der indikierten visuellen Stimuli während der Objektübertragung mit Vibro-Taktile Feedback
Summary
Wir stellen ein Protokoll vor, um inkongruente visuell-taktile Reize während einer Objektübertragungsaufgabe anzuwenden. Insbesondere zeigt eine virtuelle Darstellung des Blocks bei der Verborgung des Blattes während der verborgenen Sperrangabe zufällige Erscheinungen falscher Blocktropfen. Das Protokoll beschreibt auch das Hinzufügen von vibrotactilen Feedback während der Motoraufgabe.
Abstract
Die Anwendung von inkongruenten sensorischen Signalen, die ein gestörtes taktiles Feedback beinhalten, wird selten erforscht, insbesondere mit dem Vorhandensein von vibrotaktilen Rückkopplungen (VTF). Dieses Protokoll zielt darauf ab, die Wirkung von VTF auf die Reaktion auf inkongruente visuell-taktile Reize zu testen. Die taktile Rückkopplung wird durch das Erfassen eines Blocks und das Verschieben über eine Partition gewonnen. Das visuelle Feedback ist eine virtuelle Echtzeit-Präsentation des bewegten Blocks, der mit einem Motion Capture-System aufgenommen wird. Das übereinstimmende Feedback ist die zuverlässige Darstellung der Bewegung des Blocks, so dass das Subjekt das Gefühl hat, dass der Block gepackt wird und sehen, wie er sich mit dem Pfad der Hand bewegt. Das inkongruente Feedback erscheint, wenn die Bewegung des Blocks vom eigentlichen Bewegungsweg abweicht, so dass er aus der Hand zu fallen scheint, wenn er tatsächlich noch vom Subjekt gehalten wird, und damit dem taktilen Feedback widerspricht. Zwanzig Probanden (Alter 30,2 ± 16,3) wiederholten 16 Blocktransfers, während ihre Hand versteckt war. Diese wurden mit VTF und ohne VTF wiederholt (insgesamt 32 Blocktransfers). Unpassende Reize wurden innerhalb der 16 Wiederholungen in jedem Zustand (mit und ohne VTF) zufällig zweimal dargestellt. Jedes Thema wurde gebeten, den Schwierigkeitsgrad der Ausführung der Aufgabe mit und ohne VTF zu bewerten. Es gab keine statistisch signifikanten Unterschiede in der Länge der Handwege und der Dauer zwischen den Transfers, die mit übereinstimmenden und inkongruenten visuell-taktilen Signalen aufgezeichnet wurden, – mit und ohne VTF. Der wahrgenommene Schwierigkeitsgrad der Ausführung der Aufgabe mit dem VTF korrelierte signifikant mit der normalisierten Pfadlänge des Blocks mit VTF (r = 0,675, p = 0.002). Mit diesem Setup wird der additive oder reduktive Wert von VTF während der Motorfunktion quantifiziert, die inkongruente visuell-taktile Reize beinhaltet. Mögliche Anwendungen sind Prothetik-Design, intelligente Sportbekleidung oder andere Kleidungsstücke, die VTF enthalten.
Introduction
Illusionen sind Ausnutzung der Begrenzungen unserer Sinne, da wir irrtümlich Informationen wahrnehmen, die von der objektiven Realität abweichen. Unsere Wahrnehmungsabnahme basiert auf unserer Erfahrung bei der Interpretation von Sinnesdaten und auf der Berechnung unseres Gehirns der zuverlässigsten Einschätzung der Realität in Gegenwart von zweideutigem Sinneseingang1.
Eine Unterkategorie in der Erforschung von Illusionen ist eine, die inkongruente Sinnessignale kombiniert. Die Illusion, die sich aus inkongruenten Sinnessignalen ergibt, geht von der ständigen multisensorischen Integration hervor, die unser Gehirn durchführt. Während es zahlreiche Studien über die Unstimmigkeit in visuell-auditiven Signalen gibt, wird die Unstimmigkeit bei anderen Sinnespaaren weniger berichtet. Dieser Unterschied in der Anzahl der Berichte könnte auf die höhere Einfachheit bei der Gestaltung eines Setups zurückzuführen sein, das visuelle auditive Inkongruenz beinhaltet. Interessant sind jedoch Studien, die Ergebnisse im Zusammenhang mit anderen Sinnespaaren berichten. So wurde beispielsweise die Wirkung von inkongruenten visuellen haptischen Signalen auf die visuelle Empfindlichkeit2 mit Hilfe eines Systems untersucht, in dem die visuellen und haptischen Reize räumlich aufeinander abgestimmt wurden; Die haptische und visuelle Orientierung war jedoch identisch (kongruent) oder orthogonal (inkongruent). In einer anderen Studie wurde die Wirkung von inkongruenten visuell-taktilen Bewegungsreizen auf die wahrgenommene visuelle Bewegungsrichtung mit Hilfe eines visuell-taktilen kreuzmodalen Integrationsstimulators mit einer beleuchteten Tafel untersucht, die visuelle Reize und ein taktiles Tastenspiel präsentiert. Stimulator, der taktile Bewegungsreize mit beliebiger Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Einrückungstiefe in der Haut3präsentiert. Es wurde vorgeschlagen, dass wir sowohl die statistische Verteilung der Aufgabe als auch unsere sensorische Ungewissheit intern repräsentieren und sie in einer Weise kombinieren, die mit einem leistungsoptimierenden bayerischen Prozess4übereinstimmt.
Virtuelle Realität hat die Fähigkeit, die visuelle Rückmeldung zum Thema zu täuschen, zu einer einfachen Aufgabe gemacht. Mehrere Studien nutzten multisensorische virtuelle Realität, um visuelle und somatosensorische Informationen zu fälschend zu beeinflussen. So wurde beispielsweise die virtuelle Realität kürzlich genutzt, um die Verkörperung im Körper eines Kindes zu induzieren, mit oder ohne Aktivierung einer kindlichen Sprachverzerrung5. In einem anderen Beispiel wurde die visuelle Darstellung des Gehweges während der Selbstbewegung erweitert und war daher mit dem Fahrdistanz, der durch körperbasierte Farben6zu spüren war, unvereinbar. Ein ähnliches Virtual-Reality-Setup wurdefür eine Radfahraktivität 7 entwickelt. Die gesamte erwähnte Literatur kombinierte aber nicht neben dem inkongruenten Signal auch keine Einmischung zu einem der Sinne. Wir haben uns für den taktilen Sinn entschieden, um eine solche Störung zu erhalten.
Unser taktiles Sinnessystem liefert direkte Hinweise darauf, ob ein Objekt erfasst wird. Wir gehen daher davon aus, dass bei einer Verzerrung oder Unverfügbarkeit des direkten visuellen Feedbacks die Rolle des taktilen Sinnessystems bei der Objektmanipulation im Vordergrund stehen wird. Was aber würde passieren, wenn auch der taktile Sinneskanal gestört würde? Dies ist ein mögliches Ergebnis der Verwendung von vibrotactilem Feedback (VTF) für die sensorische Vergrößerung, da es die Aufmerksamkeit der einzelnen8 erfasst. Heute wird das erweiterte Feedback verschiedener Modalitäten als externes Werkzeug verwendet, um unser internes sensorisches Feedback zu verbessern und die Leistung während des motorischen Lernens, im Sport und inder Rehabilitation zu verbessern.
Die Untersuchung von inkongruenten visuell-taktilen Reizen kann unser Verständnis für die Wahrnehmung des Sinneseinsatzes verbessern. Insbesondere die Quantifizierung des additiven oder reduktiven Wertes von VTF während der Motorfunktion, die inkongruente visuell-taktile Reize beinhaltet, kann bei der zukünftigen Prothetik Design, intelligenten Sportverschleiß, oder alle anderen Kleidungsstücke, die VTF enthalten helfen. Da Amputierten an der distalen Seite ihres Rückstands beraubt sind, könnte ihre tägliche Nutzung des VTF, eingebettet in die Prothese, um zum Beispiel das Wissen über das Erfassen zu vermitteln, die Wahrnehmung des visuellen Feedbacks beeinflussen. Das Verständnis des Wahrnehmungsmechanismus unter diesen Bedingungen wird es Ingenieuren ermöglichen, die VTF-Modalitäten zu perfektionieren, um den negativen Effekt auf die VTF-Nutzer zu verringern.
Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Wirkung von VTF auf die Reaktion auf inkongruente visuell-taktile Reize zu testen. In der vorgestellten Einrichtung wird das taktile Feedback durch das Erfassen eines Blocks und das Verschieben über eine Partition erfasst; Das visuelle Feedback ist eine virtuelle Echtzeit-Präsentation des bewegten Blocks und der Partition (aufgenommen mit einem Motion Capture System). Da das Motiv daran gehindert wird, die eigentliche Handbewegung zu sehen, ist die einzige visuelle Rückmeldung die virtuelle. Die übereinstimmende Rückmeldung ist die verlässliche Darstellung der Bewegung des Blocks, so dass das Subjekt das Gefühl hat, dass der Block gepackt wird und sieht, wie er sich mit dem Pfad der Hand bewegt. Das inkongruente Feedback erscheint, wenn die Bewegung des Blocks vom eigentlichen Bewegungsweg abweicht, so dass er aus der Hand zu fallen scheint, wenn er tatsächlich noch vom Subjekt gehalten wird, und damit dem taktilen Feedback widerspricht. Drei Hypothesen wurden getestet: Wenn ein Objekt mit virtuellem visuellen Feedback von einem Ort zum anderen bewegt wird, wird (i) der Pfad und die Dauer der Transaktionsbewegung des Objekts zunehmen, wenn inkongruente visuell-taktile Reize präsentiert werden, (ii) diese Änderung wird diese Änderung Erhöhen Sie sich, wenn inkongruente visuell-taktile Reize präsentiert werden und VTF auf dem beweglichen Arm aktiviert wird, und (iii) wird eine positive Korrelation zwischen dem wahrgenommenen Schwierigkeitsgrad der Ausführung der Aufgabe mit dem VTF aktiviert und dem Pfad und der Dauer des Transfer-Bewegung des Objekts. Die erste Hypothese stammt aus der oben genannten Literatur, die berichtet, dass verschiedene Modalitäten von inkongruentem Feedback unsere Reaktionen beeinflussen. Die zweite Hypothese bezieht sich auf die bisherigen Erkenntnisse, dass VTF die Aufmerksamkeit des Einzelnen auf sich zieht. Für die dritte Hypothese gingen wir davon aus, dass Subjekte, die durch den VTF mehr gestört wurden, dem virtuellen visuellen Feedback mehr vertrauen werden als ihrem taktilen Sinn.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie wurde ein Protokoll vorgestellt, das die Wirkung des Zusatz von VTF auf die Objektübertragungskinematik in Anwesenheit von inkongruenten visuell-taktilen Reizen quantifiziert. Nach bestem Wissen und Gewissen ist dies das einzige verfügbare Protokoll, das die Wirkung von VTF auf die Reaktion auf inkongruente visuell-taktile Reize testet. Die verschiedenen kritischen Schritte, die bei der Anwendung von inkongruenten visuell-taktilen Reizen während der Objektübertragung mit VTF beteiligt sind, umfassen:…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde nicht finanziert.
Materials
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
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