对2D平面本体感受漂移的支持向量机可视化方法
2016年10月27日
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。
该程序的总体目标是通过自由选择参与者的手部位置来估计和可视化 2D 本体感觉漂移。这种方法可以通过探索作自我身体感的方法，帮助回答心理物理学、工程学和康复健康中的关键问题。这种技术的主要优点是在参与者可以选择他们的手部位置的情况下，估计和可视化 2D 本体感觉漂移。
自我意识最初是在身体康复研究领域讨论的。但现在它扩展到了实施例背景下的工程，例如虚拟形象和人造体。首先指导参与者通过保持手后跟与镜子接触来执行敲击动作。
然后以每分钟 60 拍的速度启动节拍器。指导参与者根据节拍器的声音同步移动双手。确保参与者的手部动作时间接近每秒一个周期，方法是将其与敲击开始几分钟后节拍器的声音进行比较。
首先根据情况在支架上安装镜子或黑板。对于视觉反馈条件，使用镜子，对于没有视觉反馈的平衡条件，使用黑板。让参与者靠近沿其中矢状面放置的镜子。
确保参与者只能看到自己左手的镜像，看不到他们真正的右手。接下来，指导参与者在实验过程中注意他们左手在镜子中的图像。将逆向反光记号笔放在参与者的右食指尖和手腕上。
与参与者确认，与左手相比，标记物不会显着改变他们右手的触觉。接下来，将降噪耳机戴在参与者的耳朵上，这样他们就不会听到节拍器的声音。指导参与者将左手从镜子右下角垂直移动 30 厘米，水平移动 30 厘米，并在实验过程中保持左手位置。
将此位置设置为 2D 平面曲面的原点。最后，指示参与者将右手放在镜子另一侧的任意位置并保持其位置直到试验结束。在试用开始时，指示参与者按下脚踏板的中间按钮，当踏板按下的反馈时，耳机会发出哔哔声。
发出哔哔声后，指示参与者开始用双手同步敲击镜子上的一赫兹。在参与者完成 6 个手部动作后，指导他们停下来并回答一个关于他们是否感觉到右手和左手处于相同位置的问题。使用右脚踏板表示"是"，使用左脚踏板表示"否"。
然后指示参与者将右手移动到他们选择的另一个位置。然后按照练习再次开始试用。确保参与者理解任务，然后开始实验。
在整个实验过程中，通过观察与节拍器相比的动作，检查参与者敲击的时间是否保持在大约 1 赫兹。在 100 次试验后允许休息，并在单独的日期完成其他条件的试验。首先在关于所有权感和代理感的问卷中定义 13 个用于收集回复的右手位置。
通知参与者他们将完成与以前相同的过程。在同步敲击左右手六次后，指导他们使用七点李克特量表口头回答有关所有权感和能动性的问题。根据他们的回答填写问卷的分数。
显示从负 3 表示完全不同意到正 3 表示完全同意的评分，0 表示既不同意也不同意或不确定。确保参与者理解任务。最后，将参与者的右手移动到下一个位置，并让他们再次完成 Trial。
参与者无法检测到左手和右手位置之间的空间偏移的区域形状因条件而异。此外，区域大小和有视觉反馈的情况明显大于没有视觉反馈的情况，这表明维持本体感觉漂移所需的视觉和本体感觉反馈之间的偏移约为 10 厘米。在这里，本体感觉漂移的可视化与所有权感和能动性的问卷调查结果之间的比较表明，维持这些现象的偏移区域是同心的，几乎是重叠的。
如果执行得当，这项技术可以在一小时内完成。为什么要尝试此过程请务必记住检查参与者是否正确执行了任务。经过发展，这项技术为心理物理学、工程学和康复学领域的研究人员在多个维度中探索这种维度方法的所有权感和能动性铺平了道路。
观看此视频后，您应该对如何估计参与者的右手运动和人类行为有一个很好的了解。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本文介绍了一种利用镜像错觉估算二维平面本体感觉漂移的新方法。该技术结合了心理物理程序和机器学习分析。
关键研究组成部分
科学领域
- 心理物理学
- 工程学
- 康复健康
背景
- 本体感觉漂移与身体所有权感有关。
- 这个概念在身体康复研究中至关重要。
- 该方法在工程背景下探索身体化。
- 参与者可以在任务中自由选择他们的手部位置。
研究目的
- 估算二维环境中的本体感觉漂移。
- 可视化身体运动中的自我感知。
- 提升对虚拟和人工环境中身体化的理解。
使用的方法
- 参与者进行敲击动作。
- 手掌根部保持与镜子接触。
- 采用心理物理学程序。
- 机器学习技术分析数据。
主要结果
- 该方法有效地估算了本体感觉漂移。
- 可视化技术提供了对身体所有权的洞察。
- 参与者的手部位置选择影响了结果。
- 研究结果对康复和工程学有启示意义。
结论
- 该研究为理解本体感觉提供了新的方法。
- 它弥合了心理物理学和工程学之间的差距。
- 该方法可以为未来的身体康复研究提供参考。
常见问题
Executive Industry Relevance
This method enables quantitative assessment of body ownership perception in two dimensions, supporting mechanistic de-risking in neuroprosthetics and rehabilitation device development. By integrating objective motion tracking with subjective phenomenological assessment, it provides predictive confidence for evaluating embodiment in human-machine interfaces. The approach addresses a key translational gap in validating sensory feedback systems for limb rehabilitation and embodied technology design.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of multisensory integration mechanisms underlying body ownership perception.
- Operational Value: Provides quantifiable spatial metrics for proprioceptive drift assessment beyond single-dimensional limitations.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Establishes standardized behavioral readouts for embodiment phenomena using mirror illusion paradigms.
- Operational Value: Supports assay reproducibility through defined hand-position protocols and metronome-guided movement timing.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates evaluation of visual-proprioceptive conflict thresholds relevant to neurorehabilitation strategies.
- Operational Value: Enables preclinical continuity by linking psychophysical outputs to device embodiment testing.
Pipeline & Workflow Integration
The method positions itself at the discovery biology stage, supporting hypothesis testing of embodiment mechanisms prior to lead identification in rehabilitation technology development.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by quantifying the spatial boundaries of body ownership illusions.
- Screening: Delivers assay-ready quantitative outputs via hand-position tracking and SVM-based drift estimation.
- Analytics: Generates multivariate spatial data enabling comparison of embodiment conditions across experimental groups.
- Translational Research: Connects psychophysical findings to preclinical validation of sensory feedback systems for prosthetic limbs.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for assessing embodiment across varying human-machine interface designs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in embodiment research through objective 2D drift visualization.
- Operational Value: Enhances reproducibility via standardized tapping protocols and fixed metronome pacing.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions for rehabilitation technologies by quantifying embodiment thresholds.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprosthetic designs based on embodied perception metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in psychophysical methods and motion capture systems.
- Dependent on infrared tracking or reflective marker infrastructure for 2D position recording.
- Necessitates cross-team standardization of mirror placement and participant positioning protocols.
- Involves adaptation considerations when translating from mirror-based setups to virtual reality embodiments.
- Limited by the need for controlled lighting conditions to ensure accurate marker detection.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:07
Hand Movement Training
1:44
Experimental Setup
3:14
Proprioceptive Drift Estimation
4:23
Sense of Ownership and Agency Estimation
5:18
Results: Ten Centimeter Offset Required between Visual and Proprioceptive Feedback to Maintain Proprioceptive Drift as well as Feeling of Ownership and Agency
6:04
Conclusion
