طرق لاستكشاف تأثير من أعلى إلى أسفل العمليات البصرية على السلوك الحركي
April 16th, 2014
ومن غير الواضح كيف إشارات من أعلى إلى أسفل من مجرى البصرية بطني تؤثر الحركة. قمنا بتطوير نموذج لاختبار السلوك الحركي نحو الهدف على عمق 3D انعكاس الوهم. أما فروق كبيرة في كل من المتعمد، والحركات الموجهة الهدف والإجراءات التلقائي تحت ظروف العرض وهمية وveridical.
الهدف العام من هذا الإجراء هو تطوير منهجية باستخدام وهم انعكاس العمق ثلاثي الأبعاد لتوضيح دور العمليات المرئية من أعلى إلى أسفل في الحركة الحركية. يتم تحقيق ذلك من خلال بناء جهاز يقدم حافزا قويا للمنظور العكسي ثلاثي الأبعاد لأداء الوصول إلى حالات إدراكية مختلفة. تتمثل الخطوة الثانية من الإجراء في إعداد نظام التقاط الحركة لتسجيل تفاعل المشارك مع هذا الحافز.
تتمثل الخطوة الثالثة في إنشاء منصة تسمح للمشاركين بالوصول إلى المكان الذي أدركوا آخر مرة هدفا موجودا على الحافز دون أي تصحيحات بصرية عبر الإنترنت أو ردود فعل لمسية. تتمثل الخطوة الأخيرة في تحليل كل من بيانات الوصول إلى الأمام بالإضافة إلى التراجع غير الموجه للذراع لبناء نموذج شامل للسلوك الحركي البصري في هذا السياق. في النهاية ، يمكن أن تظهر النتائج تغييرات في ديناميكيات الوصول في ظل حالات إدراكية مختلفة من خلال التقييم الحركي المقدم في هذا النموذج.
الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل تلك التي تستخدم وهم الوجه المجوف هي أن الحافز المعني يسمح بما يقرب من 90 درجة من الاختلافات القصوى في اتجاه السطح في ظل الحالات الإدراكية الرأسية والوهمية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة الجديدة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال العلوم الإدراكية والبدء في البناء نحو علم أكثر موضوعية بتقنيات جديدة تتجاوز التقارير الذاتية اللفظية البشرية أو مكابس المفاتيح ، والتنبؤات المختلفة جدا للفرضيتين. بمعنى آخر ، ما إذا كان نظام التحكم الحركي متأثرا بالوهم أم لا يمكننا من اختبار هذه الفرضية.
سيعرض الإجراء اليوم جاي فال ، سي دي باتاك ، و آر صادق ، وهما مساعدان باحثان في مختبراتنا. أولا ، قم ببناء منصة متحركة بحجم 65 × 55 سم وتتحرك على مسار منزلق يبلغ طوله 55 سم. سيتم وضع المحفزات المختلفة على المنصة.
يجب تقديم المحفزات على مستوى العين للمشارك الجالس ، لذلك يجب تأمين المسار على الارتفاع المناسب. يجب أن تحتوي المنصة على آلية زنبركية قابلة للسحب. قم بتوصيل هذه الآلية بلوحة دائرة كهربائية تزامن الأحداث المختلفة خلف مقعد المشارك.
قم بإعداد المصابيح لإضاءة المنصة بالتساوي. قم بتوصيل المصابيح بنفس لوحة الدائرة أسفل مساند اليد لمقعد المشارك. قم بتأمين صندوق التبديل الذي يتم الضغط عليه بسهولة من خلال رفع المشارك ليده.
قم بتوصيل المفتاح بلوحة الدائرة على لوحة الدائرة. قم بتوصيل دبابيس الإخراج بدبابيس المتحكم الدقيق لتنشيط التحفيز. يجب أن تتراجع المنصة ويجب أن ينطفئ الضوء عندما يتم الضغط على صندوق الزناد من قبل المشارك الذي يمد يده إلى الخارج بذراعه.
استخدم MATLAB للتحكم في المتحكم الدقيق لتسجيل تسلسل التجربة وإرشاد المجرب إلى ظروف المشاهدة اللازمة لكل تجربة. الآن قم ببناء حافز المنظور المناسب وقم ببناء حافز المنظور العكسي. على الرغم من أنه يبدو أن المبنى المركزي محدب ، إلا أنه مقعر جسديا على يمين خط الوسط على كلا المحفزين.
قم بتوصيل قرص مستو أحمر. قم ببناء محفزات التدريب من الألواح المستطيلة على كل لوحة. يمثل أحد الأسطح اليمنى المعزولة للمبنى الأوسط مع القرص الأحمر.
لوحة واحدة مخصصة لتحفيز المنظور العكسي والأخرى لحافز المنظور المناسب. أولا ، اختبر التجسيم للمشاركين باستخدام اختبار ستيريو Rand dot. حدد أيضا هيمنة عينهم.
بعد ذلك ، قم بإعداد نظام التقاط الحركة المكون من 14 مستشعرا كهرومغناطيسيا بسرعة 240 هرتز وبرنامج تتبع الحركة. ضع 12 من أصل 14 مستشعرا على المشارك باستخدام أحزمة رياضية. قم بتثبيتها على الرأس والجذع والكتفين والذراعين والساعدين وإصبع السبابة والإبهام في اليد التي تشغل المفتاح.
ضع المستشعرين الآخرين على ظهر المحفزين خلف الأقراص الحمراء. يجب ألا يرى المشارك المنبهات قبل الاختبار. أطفئ جميع الأضواء باستثناء المصابيح المستخدمة لإضاءة منصة التحفيز.
قم بتعتيم أي شاشات كمبيوتر واحتفظ بها بعيدا عن الإعداد التجريبي. اطلع المشارك على التدفق التجريبي وكيف سيقوم بتشغيل صندوق التبديل. وضح كيف يجب على المشارك الإمساك فقط بالمنصة حيث تكون مرئية.
الآن ، قم بإجراء تجربة تدريبية للتحفيز. أرسل فقط سبورة بها عمود لتعليق الأشياء. اطلب من المشارك الوصول إلى العمود وإعادة يده للراحة.
افعل ذلك ثلاث مرات بوتيرة الراحة للمشارك. ابدأ تجارب البدء باستخدام محفزات التدريب. اطلب من المشارك إغلاق عينيه بعد كل تجربة حتى لا يرى المحفزات التي يتم تبديلها.
يقوم البرنامج بشكل عشوائي بتعيين ترتيب إظهار المنبهين أربع مرات لكل منهما. الآن ابدأ التجارب التجريبية. تتكون هذه التجارب من ثلاثة شروط.
أحدهما هو عرض المواصفات العكسية تحت الإدراك الوهمي. الشرط التالي هو عرض المنظور العكسي تحت الإدراك الرأسي. والثالث ، بالطبع ، هو المنظور المناسب.
قدم حافز المنظور العكسي أولا واسأل عما إذا كان بإمكان المشارك تثبيت الإدراك الوهمي للمبنى الأوسط. إذا لم يتمكن المشارك من تثبيت الوهم وهو يلعب عدسة إلغاء التركيز البؤري على العين غير المهيمنة ، إذا كانت العدسة مطلوبة ، فاستخدمها في كل تجربة وهمية بأثر رجعي. يجب أن يكون ترتيب بقية التجارب عشوائيا.
تم تقديم ما مجموعه 12 تجربة لكل حالة نتج عنها 36 تجربة تجريبية. ويبلغ العدد الإجمالي للمحاكمات 47 تجربة. وهذا يشمل التدريب العملي والتجارب التجريبية.
أعط تعليمات شفهية لكل تجربة للتجربة الوهمية بأثر رجعي ، وتوجه تجربة المنظور المناسب المشارك إلى رؤية المبنى الأوسط على أنه يظهر للمتميز. تطلب التجارب الرأسية المشارك إلى رؤية المبنى الأوسط على أنه مستسلم. اطلب دائما من المشارك التواصل فقط بمجرد استقرار الإدراك.
الجزء الأكثر أهمية في البروتوكول هو ضمان احتفاظ المشارك بالإدراك الوهمي أو الرأسي طوال مدة التجربة. نسمح للمشارك بأخذ وقته لتحقيق ذلك ، وإذا كان هناك شك ، يتم تكرار التجربة. إحصائية اختبار ويلكس لامدا هي أحد المقاييس المستخدمة للتحليل.
بيانات مسار اليد لممثل. أظهر الموضوع اختلافات ذات دلالة إحصائية في ملامح مسار اليد لمدى وصول الموضوع الذي تم إجراؤه تحت الإدراك الرأسي باللون الأخضر والإدراك الوهمي باللون الأزرق للحافز المعني. يظهر هذا الاختلاف في انحناء مسار اليد تحت الإدراك الرأسي والوهمي أيضا في تراجع الذراعين غير الموجه.
بمقارنة المنظور الرأسي الصحيح المذهل ، كشفت البيانات على أنها متوقعة عن اختلافات كبيرة لكل من امتداد الوصول إلى الأمام وفي مناقشات التراجع اليدوي حول الإحصائيات مفصلة في بروتوكول النص عند فحص اتجاه اليد أثناء الاقتراب من المحفزات. اختلفت ناقلات الاقتراب اليدوي تحت التحفيز الرأسي العكسي باللون الأخضر عن حالتي التحفيز الأخريين. ناقلات الاقتراب اليدوي في متناول اليد.
كانت التوجهات متشابهة بشكل ملحوظ. بمجرد إتقانها ، يمكن تنفيذ هذه التقنية في غضون ساعة واحدة تقريبا إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء حضور هذا الإجراء ، من المهم جدا أن تتذكر تسجيل حركة كاملة مستمرة للذراع ، بما في ذلك كل من اليد الأمامية التي تصل إلى الهدف وتراجع اليد التلقائي.
تم تنفيذ السلم تلقائيا دون أي تعليمات بعد تطويره. يمكن أن تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب لاستكشاف العلاقة بين التحكم من أعلى إلى أسفل والمعالجة الحركية الحسية في كل من السكان النامية والمرضية بشكل نموذجي.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في كيفية تأثير العمليات البصرية من الأعلى إلى الأسفل من المسار البصري البطني على الإجراءات الحركية. باستخدام الوهم البصري لعكس العمق ثلاثي الأبعاد، تفحص الدراسة كل من الحركات المتعمدة والتلقائية في ظل ظروف إدراكية متفاوتة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- علم النفس السلوكي
- الإدراك البصري
الخلفية
- تلعب الإشارات من الأعلى إلى الأسفل دورًا حاسمًا في المعالجة البصرية.
- فهم السلوك الحركي استجابة للمنبهات البصرية أمر ضروري.
- يمكن للأوهام تغيير الإدراك وتؤثر على الإجراءات الحركية.
- أظهرت الدراسات السابقة تأثيرات متنوعة للسياق البصري على الحركة.
غرض الدراسة
- لتوضيح دور العمليات البصرية من الأعلى إلى الأسفل على الحركة الحركية.
- لتقييم كيفية تأثير الإدراك على ديناميكيات الوصول.
- لتطوير منهجية لدراسة التفاعلات البصرية الحركية.
الطرق المستخدمة
- بناء جهاز وهم عكس عمق ثلاثي الأبعاد.
- تنفيذ نظام التقاط الحركة لتفاعل المشاركين.
- إنشاء منصة للوصول بدون تصحيحات بصرية.
- تحليل بيانات الوصول وتراجع الذراع لنمذجة السلوك الحركي البصري.
النتائج الرئيسية
- اختلافات كبيرة في الحركات في ظل الظروف الوهمية مقابل الظروف الحقيقية.
- تمت ملاحظة اختلافات في ديناميكيات الوصول استنادًا إلى الحالات الإدراكية.
- تأثرت كل من الإجراءات المتعمدة والتلقائية بالوهم.
- تسهم النتائج في فهم التكامل البصري الحركي.
الاستنتاجات
- تؤثر العمليات البصرية من الأعلى إلى الأسفل بشكل كبير على الإجراءات الحركية.
- يمكن للأوهام تقديم رؤى حول الإدراك البصري والسلوك الحركي.
- يمكن للبحوث المستقبلية البناء على هذه النتائج لاستكشاف المزيد من الآثار.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
This methodology enables mechanistic de-risking of target validation by isolating top-down visual influences on motor behavior, providing quantitative readouts for perceptual-motor integration. It supports predictive confidence in early discovery by modeling how perceptual states alter spontaneous and deliberate actions, informing assay design for neuroscience target engagement. The approach enhances translational biomarker alignment through objective kinematic assessment, reducing reliance on subjective reports in preclinical validation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by testing whether motor output is driven by perceptual illusion or veridical percept, clarifying target engagement mechanisms.
- Operational Value: Enables biological de-risking through standardized isolation of perceptual variables in motor response assays.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by quantifying how top-down processes modulate reach dynamics under controlled perceptual states.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream workflows by establishing reproducible reach-to-grasp paradigms under defined perceptual conditions.
- Quantitative Outputs: Delivers kinematic metrics (hand path curvature, approach vectors) enabling compound effect comparison across perceptual states.
- Platform Reuse: Scalable motion capture framework supports high-throughput screening of neuromodulators targeting visual-motor pathways.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models perceptual distortions in neuropsychological disorders, aligning with translational biomarker strategies for conditions like schizophrenia or Parkinson’s.
- Preclinical Continuity: Bridges discovery to validation by capturing both deliberate and spontaneous motor components under perceptual manipulation.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by revealing perceptual confounds that could distort motor endpoint interpretation in vivo.
Pipeline & Workflow Integration
Positions the method within early discovery to lead identification, where perceptual confounds in motor assays must be de-risked before compound screening.
- Discovery Biology: Tests hypothesis that motor behavior reflects perceptual state rather than reflexive response, reducing mechanistic ambiguity in target validation.
- Screening: Ensures assay readiness by standardizing reach initiation and retraction phases without online visual correction, improving data reliability.
- Analytics: Uses Wilkes Lambda test statistic and kinematic profiling to compare conditions, enabling statistical rigor in perceptual-motor effect detection.
- Translational Research: Connects to preclinical work by modeling how perceptual alterations in disease models affect naturalistic motor output.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neuromotor assessment platform adaptable across disease areas involving sensory integration deficits.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by dissociating perceptual from motor contributions to action, reducing false target signals.
- Operational Value: Delivers standardization through fixed platform geometry, synchronized stimulus timing, and motion capture protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by identifying perceptually confounded assays early, preventing late-stage attrition due to unmodeled cognitive biases.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on robustness of effect across perceptual states.
Implementation Considerations
- Requires expertise in perceptual neuroscience, motion capture systems, and experimental psychology paradigms.
- Dependent on electromagnetic motion tracking infrastructure and stimulus presentation hardware (platform, lighting, switch synchronization).
- Necessitates cross-team standardization of perceptual state verification (e.g., participant report, lens correction) to ensure trial validity.
- Adaptation across model systems may require modification of reach tasks and perceptual inducers while preserving dissociation of deliberate and spontaneous components.
- Practical limitation: Participant susceptibility to illusion must be screened, potentially reducing cohort size and increasing screening overhead.
