对2D平面本体感受漂移的支持向量机可视化方法

Summary

本文介绍估计使用镜子幻想，用机器学习的分析相结合的一个心理过程的2D平面本体漂移的新方法。

Abstract

本体感觉漂移，即身体部位位置从看不见的真实身体到可见的类似身体的图像的感知转变，已被测量为所有权感的行为相关性。以前，本体感觉漂移的估计仅限于一个空间维度，例如高度、宽度或深度。由于手可以在 3D 中自由移动，因此仅测量一个维度的本体感觉漂移不足以估计现实生活中的漂移。在本文中，我们提供了一种使用镜子错觉在 2D 平面上估计本体感觉漂移的新方法，方法是将客观行为测量（手部位置跟踪）和主观现象学评估（手部位置的主观评估和问卷）与复杂的机器学习方法相结合。该技术不仅允许研究所有权感和代理感的潜在机制，还有助于修复缺失或瘫痪的肢体，并有助于实时控制系统的设计规则，具有类似自我身体的可用性，其中作员控制系统就像它自己身体的一部分一样。

Introduction

近年来，关于有义或自体，即，自己的身体的经验研究，已在实施例的上下文增加。实施例涉及的想法或具有物理或虚拟体可以与环境交互，例如达到，抓，而感人的概念。例如，人类可以通过移动自己的身体，在这种情况下，自己的手臂和手触摸定位环境中的物体或另一个人。如今，这种相互作用或通信不限定于使用自己的自然的身体。由于发明和人样机器人或化身在虚拟世界的发展，自然人体可以通过人工体被取代，如人形，遥控机器人，电动假体，或电脑图形化身在虚拟现实。例如，研究人员开发出一种机器人，其操作者可以"抓住"对象通过其机械体放置在机器人前面，即使ROBOt被从操作者的身体位置^1,2-置于远。类似于本实施例，如果一个人的可通过人工体执行动作，该机构将保持在操作者的自体的归属？

我们可以很容易地找到相关的从我们自己的身体自然的"自我"的归属或投影这次讨论的人工，非肉和骨的身体话题。一个例子可以在医疗领域中找到例如，在医学康复领域，正在探讨以减少疼痛，改善缺失或瘫痪肢体的运动功能即"特技"使用反射镜病人的自体感治疗，称为镜治疗^3-6。在这种疗法中，未受影响的身体部位或肢体的镜象可以误导病人的大脑，以为丢失或瘫痪肢体对应于镜中显示的之一，并导致感觉，它仍然在它前任条件（ 即出事前）。它仍在讨论这种错觉如何影响相关的身体表示大脑的应变能力。除了对我们的身体自然这种类型的讨论中，我们可以发现在工程领域的实施方案类似的讨论，特别是人性化系统交互设计问题。自的用....

Protocol

实验的所有方面由东京工业大学的伦理委员会批准。

1.实验装置

1. 材料和测量本体感觉漂移设置。
   1. 获得一个支架可垂直容纳100×100厘米板（ 图1）。
   2. 获得其上，与会者可以在实验过程中舒适地坐在椅子上。
   3. 获取100×100厘米亚克力镜面和磨砂的黑板。
   4. 获得的位置跟踪器（例如，SLC-C02，Cyverse）来跟踪参与者的右手位置上。空间分辨率应为约1.5mm，以允许用于机器学习采样的足够数量。
   5. 获得将用于分别表示支架和参与者的右手，的位置的红外LED和回射标记物（见步骤1.1.11和3.2.6）。
   6. 获得参与者的响应脚踏板。
   7. 创建定制的程序，它可以记录和同时显示参与者的反应和右手位置，按下脚踏板时起到提示音作为参与者的回应反馈。在这些实验中，参与者的右手位置，用电动机捕获装置，并根据制造商的说明书其定做程序收集。
      注:根据以前的论文^16，该方案与软件开发工具包开发的。由软件开发工具包，开发了定制的程序可适于其他品牌动作捕捉装置。
   8. 使用一个节拍器以提供手运动的训练定时信号，也就是攻镜或黑板的表面上。请参阅步骤3.1.1精确的培训指导。
   9. 使用降噪耳机，以减少参与者可以听到手的位置声音提示的可能性。
   10. 对于视觉反馈条件，附镜子的立场。对于没有视觉反馈的情况下，附加在黑....

Results

从先前的研究的代表性结果呈现来说明方法^16。 图3A示出了区域的形状，其中参与者无法检测的空间左右手位置之间的偏移的条件之间有分歧（镜面）和无（黑板）视觉。反馈图3B显示与可视化反馈的条件是面积尺寸比在没有视觉反馈情况显著较大（Wilcoxon符号秩和检验:Z = -2.803，p = 0.005）。这些结果表明，所要求的视觉和本体反馈之间的偏移以保持本体漂移大约为10厘米，该值的变化通过方向（ 图3和4）。垂直偏移出现大于水平偏移。在图5中 ，问卷得分f的垂直和水平空间分布或身体的所有权和机构呈单峰分布。其峰在原点，其中该参加者的右手几乎在同一位置的，镜像手图像的。与此相反，对于控制语句的得分的空间分布几乎平坦和下-1。双向重复测量方差分析显示的类别和位置，与会者在问卷调查显示（水平的主要影响:类别:;:）F（6,54 F（3,27）= 11.12，P <0.001位置= 1.......

Discussion

我们展示了一个方法来使用SVM镜子幻想中估计本体漂移在2D平面上，并与所有权和机构的意识问卷答复的结果进行比较。这种新颖的方法揭示了所需的视觉和本体反馈之间的偏移量，以保持本体漂移约为10厘米，而该偏移紧密地与偏移必须维持所有权和机构的感觉重叠。

注意，此方法的最关键的步骤是3.2.5中所述，一个指令至约他们关注的参加者。在以前的试验研究^16，视觉捕获一个镜像手图像效果时，参与者主观地报告说，他们更注重自己的身体很少被观测到。现在还不清楚是否重视有助于这一现象。重视和主人翁意识和代理之间的关系很少由于控制或测量参与者的注意力的困难进行了讨论。据我们所知，只有一个研究²²直接研究了主人翁感关注的效果。为了避免关于如何控制和测量关注复杂的讨论，需要有关与会者注意细心指导。

另一关键的一点是，与会者可以选择在自己的意愿在会话测量本体漂移下试手的位置。在传统的心理物理学，参与者的行为的自由度趋于限制和控制，使试验更健壮和可重复的。例如，在实验中使用该橡胶手错觉范例^10-13

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acric 镜子
哑光黑板
定制支架			例如木杆或 PVC（聚氯乙烯）管
脚踏板	P.I. Engineering	Classic X 键 USB 和 PS/2 脚踏板	其他响应设备可用。
位置传感器	CyVerse	SLC-C02	也可以使用其他位置传感器。
自定义逆向反射标记		可以使用运动捕获供应商提供的标记。
噪音 canselling head phone	bose	Quiet Comfort 3	其他耳机 可以使用。
PC	鼠标电脑	NG-N-i300GA	其他 PC 也可使用。