Name: Visualisierungsmethode für Propriozeptive Drift auf einer 2D-Ebene Verwenden von Support Vector Machine (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 5 s
Description: Lernen Sie eine Methode zur Schätzung und Visualisierung propriozeptiver Drift in 2D mit freier Handpositionierung. Diese Technik kombiniert psychophysikalische Verfahren mit maschinellem Lernen für Forschung zu Körperwahrnehmung.

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Diese Forschung wurde vom Center of Innovation Program der Japan Science and Technology Agency, JST, unterstützt.

Alle Aspekte des Experiments wurden von der Ethikkommission des Tokyo Institute of Technology genehmigt. 1. Experimenteller Aufbau <ol><li> Material und Einrichtung zur Messung Propriozeptive Drift. <ol><li> Besorgen Sie sich einen Stand, der eine 100 x 100 cm Platte halten kann vertikal (Abbildung 1). </li><li> Besorgen Sie sich einen Stuhl, auf dem die Teilnehmer bequem während des Experiments sitzen kann. </li><li> Besorgen Sie sich eine 100 x 100 cm Acryl Spiegel und matte Tafel. </li><li> Besorgen Sie sich die Position Tracker (zB SLC-C02, Cyverse) der Teilnehmer der rechten Handposition zu verfolgen. Räumliche Auflösung sollte etwa 1,5 mm betragen, um eine ausreichende Anzahl von Abtastungen ermöglichen die maschinelles Lernen verwendet werden. </li><li> Erhalten Sie Infrarot-LED und retroreflektierende Markierungen, die verwendet wird, um die Position des Stativs, um anzuzeigen, und der Teilnehmer der rechten Hand, bzw. (siehe Schritte 1.1.11 und 3.2.6). </li><li> Beziehen Sie das Fußpedal für die Antwort des Teilnehmers. </li&gt; <li> Erstellen Sie das maßgeschneiderte Programm, das aufzeichnen und gleichzeitig die Antwort und der rechten Handposition des Teilnehmers angezeigt und ein Signalton als Feedback des Teilnehmers Antwort spielen, wenn das Fußpedal gedrückt wird. In diesen Experimenten wurde der Teilnehmer der rechten Handposition gesammelt, um die Motor-Capture-Gerät und seine maßgeschneiderten Programm gemäß den Anweisungen des Herstellers. HINWEIS: Nach einem früheren Papier 16, das Programm mit einem Software - Entwicklungs - Toolkit entwickelt wurde. Das maßgeschneiderte Programm von der Software Entwicklungs-Toolkit entwickelt wurden, können für andere Marken von Motion-Capture-Geräte angepasst werden. </li><li> Verwenden Sie ein Metronom Signale für die Ausbildung der Handbewegung zu schaffen, Timing, das heißt, die Oberfläche des Spiegels oder Tafel tippen. Siehe Schritt 3.1.1 für eine genaue Trainingsanleitung. </li><li> Verwenden Sie Noise Cancelling-Kopfhörer, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass der Teilnehmer Sound Cues für die Handposition zu hören. </li><li> Für die visuelle Rückmeldung erhalten, befestigen Sie den Spiegel an den Stand. Für den Zustand ohne visuelles Feedback, bringen Sie die Tafel an den Stand. </li><li> Platzieren Sie die Infrarot-LED in der oberen linken Seite des Spiegels oder Tafel. </li></ol></li><li> Material und Einrichtung zur Messung der Sense of Ownership und Agentur. <ol><li> Wiederholen Sie den Vorgang ab Schritt 1.1.1 1.1.11 zu treten. </li><li> Erstellen oder den Fragebogen erhalten Gefühl der Zugehörigkeit und die Agentur die Bewertung (zB 10,13,16). Tabelle 1 zeigt Beispiele aus diesem Fragebogen in der vorherigen Studie verwendeten 15. </li><li> Verwenden Sie einen Monitor oder Tablet-PC, den Fragebogen an die Teilnehmer angezeigt werden soll. </li></ol></li></ol> 2. Die Teilnehmer <ol><li> Rekrutieren etwa 10 rechtshändige Teilnehmer mit normaler oder korrigiert zu normalen Vision. Anmerkung: Die Anzahl der Teilnehmer kann nach den experimentellen Ziele und der Anzahl von wiederholten Versuchen pro particip eingestellt werdenAmeise. </li><li> Erhalten Sie eine schriftliche Einverständniserklärung zur Teilnahme vor Beginn des Experiments. </li></ol> 3. Versuchsdurchführung <ol><li> Trainingsphase für die Handbewegung. <ol><li> Trainieren Sie die Teilnehmer synchron tippen mit beiden Händen auf dem Spiegel oder Tafel in einem bestimmten Tempo des Metronom. Weisen Sie die Teilnehmer die Stoßbewegung ausführen, indem Sie die Ferse der Hand in Kontakt mit dem Spiegel oder dem Board zu halten. Zu Beginn der Ausbildung, starten Sie das Metronom in einem Tempo von 60 Schlägen pro Minute und dann den Teilnehmer anweisen, beide Hände nach dem Klang des Metronoms synchron bewegen. </li><li> Stellen Sie sicher, dass der Zeitpunkt der Handbewegung des Teilnehmers zu einem Zyklus pro Sekunde Nähe (ca. 1 Hz) durch, um den Klang des Metronoms mehrere Minuten nach dem Beginn des Klopfens zu vergleichen. </li></ol></li><li> Die Einschätzung der Propriozeptive Drift in der Midsagittalebene des Teilnehmers. <ol><li&gt; Ausbalancierter Reihenfolge der Bedingungen für die Teilnehmer verwenden. </li><li> Montieren Sie den Spiegel oder Tafel auf dem Stand auf der Grundlage der Bedingungen: mit visuellem Feedback, montieren Sie den Spiegel; ohne visuelles Feedback, montieren Sie die Tafel. </li><li> Stellen Sie sicher , dass Teilnehmer sitzt auf dem Spiegel oder Tafel ganz in der Nähe, die sich entlang der Midsagittalebene des Teilnehmers (Abbildung 1) positioniert ist. </li><li> Stellen Sie sicher, dass Teilnehmer das Spiegelbild der linken Hand sehen können, aber die wirkliche rechte Hand nicht sehen kann. </li><li> Instruieren Teilnehmer die Aufmerksamkeit auf das Bild der linken Hand im Spiegel während des Experiments zu zahlen. </li><li> Setzen Sie die retroreflektierende Markierungen auf der rechten Zeigefingerspitze und Handgelenk des Teilnehmers. <ol><li> Da die Markierungen nur auf die rechte Hand des Teilnehmers gestellt werden, stellen Sie sicher, dass das haptische Gefühl, die rechte Hand des Teilnehmers aufgrund der beigefügten Marker nicht wesentlich auf die linke Hand im Vergleich geändert durch die Abfrageoral Teilnehmer. </li></ol></li><li> Setzen Sie die Noise-Cancelling-Kopfhörer über die Teilnehmer die Ohren. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer auf der linken ca. 30 cm vertikal bewegen und 30 cm horizontal von der unteren rechten Ecke des Spiegels und diese linke Position während des Experiments zu halten. Diese Position wird als der Ursprung der Oberfläche der 2D-Ebene eingestellt. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer mit der rechten Hand nach Belieben auf der anderen Seite des Spiegels oder Tafel zu platzieren und seine Position bis zum Ende des Prozesses aufrecht zu erhalten. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer über die Aufgabe wie folgt: <ol><li> Zu Beginn jedes Versuchs, weisen Sie den Teilnehmer die mittlere Taste des Fußpedals zu schieben. Zu dieser Zeit ertönt das System einen Piepton durch den Kopfhörer als Feedback des Pedals drücken. </li><li> Nach dem Signalton zu hören, weisen Sie den Teilnehmer mit beiden Händen auf dem Brett synchron bei 1 Hz bis anzapfen, die der Spiegel indie Bedingung mit visuellem Feedback oder die Tafel in der Bedingung ohne visuelles Feedback. </li><li> Nach mehr als sechs Handbewegungen, weisen Sie den Teilnehmer der Bewegung bei der bevorzugten Zeit zu stoppen und die Frage nach der rechten Position entgegennehmen, indem Sie die rechte oder linke Taste auf das Fußpedal drücken. Die rechte Taste ist ein Ja und die Linke ist ein Nein. Die Frage lautet: &quot;Haben Sie das Gefühl, dass die rechte und die linke Hand in der gleichen Position sind?&quot; In diesem Moment wird der Teilnehmer einen Signalton als Feedback für das Pedal drücken Sie noch einmal hören. HINWEIS: Wenn sich die Teilnehmer über die Bedeutung der Frage &quot;der gleichen Position,&quot; sie sagen, dass &quot;gleiche Position&quot; bedeutet, dass die subjektive Höhe und Tiefe der rechten Hand auf die Hand des linken gleichwertig sind. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer an der rechten Hand in eine andere Position ihrer Wahl zu bewegen. Starten Sie anschließend den Versuch wieder. Dieser Zyklus wird für bis zu 200 Prüfungen pro Zustand fortzusetzen. </li></ol></li><li&gt; Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer die Aufgabe zu verstehen und die Teilnehmer bitten, die Aufgabe neu zu starten. </li><li> Während der Aufgabe zu überprüfen, dass der Zeitpunkt der Entnahme des Teilnehmers bei etwa 1 Hz bleibt durch die Bewegung sehen im Vergleich zum Metronom. Hinweis: Der Ton des Metronoms kann vom Experimentator nur zu hören. </li><li> Nach Abschluss über 100 Studien lassen die Teilnehmer eine Pause machen. </li><li> Führen Sie das Experiment für die anderen Bedingungen (mit oder ohne visuelles Feedback) an unterschiedlichen Tagen. </li></ol></li><li> Die Einschätzung der Sense of Ownership und Agentur im Spiegel Zustand. <ol><li> Definieren Sie die Positionen der rechten Hand für die Teilnehmer Antworten auf den Fragebogen über Gefühl von Eigentum und Agentur zu sammeln. Beispielsweise in einer früheren Veröffentlichung 16 gab es 13 rechten Positionen vorangestellt. Diese Punkte wurden alle 7 cm angeordnet bis 21 cm vom Ursprung bis ±. </li><li> Führen Sie die gleiche Prozedur für die above Schätzung ab Schritt 3.2.2 aufgeführten 3.2.7 zu treten. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer die rechte Hand im Anschluss an die Führung des Experimentators und halten ihre Position ein Versuch bis Fertigstellung. </li><li> Weisen Sie den Teilnehmer über die Aufgabe wie folgt: <ol><li> Zu Beginn der Studie, drücken Sie die mittlere Taste des Fußpedals. Zu diesem Zeitpunkt wird der Teilnehmer des Signaltons als Feedback des Pedals drücken hören. </li><li> Starten Sie dann die rechte und linke Hand synchron bei 1 Hz zu erschließen. </li><li> Nach mehr als sechs Mal von tippen, auf stoppen, wenn der Experimentator anzeigt. Dann zeigte die Fragen zu Eigenverantwortung und Agentur beantworten auf dem Monitor ein 7-Punkte-Likert-Skala mit Ratings im Bereich von -3 ( &quot;überhaupt nicht zustimmen&quot;) bis +3 ( &quot;vollkommen einverstanden&quot;), wobei 0 weder Zustimmung noch Uneinigkeit (&quot;unsicher&quot;). </li><li> Bewegen Sie die rechte Hand in die Position, die der Experimentator anzeigt. Starten Sie anschließend den Versuchaufs Neue. Dieser Zyklus wird bis zu der Anzahl von rechten Positionen weiterhin, dass der Experimentator definiert. </li></ol></li><li> Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer die Aufgabe zu verstehen und die Teilnehmer bitten, die Aufgabe zu starten. </li></ol></li></ol> 4. Datenanalyse <ol><li> Die Analyse von Propriozeptive Drift in der Midsagittalebene des Teilnehmers. <ol><li> Beziehen Sie das Statistik - Tool, das die Maschine Lernanwendung enthält, vor allem Vektor - Maschine unterstützen (zB R, MATLAB). Verwenden Sie Support-Vektor-Maschine (SVM) als Klassifikator die Grenzen des Teilnehmers Antworten zu extrahieren. Eine frühere Veröffentlichung liefert eine Erklärung für die Algorithmen der Klassifikator 20 (Kapitel 7). In diesem Artikel erklären wir die Methode unter Verwendung von R (Version 3.1.2). </li><li> Installieren Sie das Paket mit dem Namen &quot;kernlab&quot; 21, die die Analyse unter Verwendung von SVM in der R - Anwendung enthält. </li><li> Markieren Sie den Bereich, der propriocepti zeigtve Drift der Hand wie folgt vor (Abbildung 2 die schematische Darstellung der Datenanalyse Strömungs beschreibt). Siehe zusätzliche Softwarecode und Datenprobe für eine weitere Erläuterung dieser Datenanalyse. <ol><li> Berechnen Sie die relativen Positionen der rechten Hand vom Ursprung. Entsorgen Sie Daten mit Fehlern (zB fehlende Positionsdaten oder Teilnehmer Antworten) aus der Analyse. </li><li> Machen Sie ein Wahrscheinlichkeitsmodell des Teilnehmers &quot;Ja&quot; -Antworten in 2D-Raum der SVM mit. Verwenden Sie die Daten aus den Antworten als eine symbolische Darstellung des Modells. Verwenden Sie die Daten von der rechten Position als die Parameter des Modells. Verwenden Sie die häufig radiale Basisfunktion Kernel als Kern für die SVM verwendet. Um die willkürliche Analyse berechnen sigma zu vermeiden , indem automatische sigma Schätzung (dh Parameter zum Ändern des Gewichts jeder Datenpunkt verwendet wird ). </li><li> Stellen Sie sicher, dass das Modell korrekt überprüft, dass th ausgestattet iste Trainingsfehler des Modells sind unter 0,2. Mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsmodell definieren Sie den Bereich, in dem der p-Wert des Teilnehmers &quot;Ja&quot; Antworten geschätzt wurde über 0,5. </li></ol></li><li> Durchschnittlich Daten jedes Teilnehmers eine Fläche machen, die propriozeptive Drift zeigt. Hinweis: Da es schwierig ist, die Grenze des &quot;ja&quot; und &quot;nein&quot; Antwortbereich durch die p-Werte der Antworten in 2D-Raum, zwei Arten von durchschnittlich empfohlen werden geschätzt zu mitteln. Eine Methode ist die p-Werte für die Teilnehmerantworten in 2D-Raum zu mitteln, die das Verfahren vor dem Abschätzen der Grenze verwendet wird. Die andere Methode ist es, die Flächengröße zu mitteln, das nach Abschätzen der Grenze verwendet wird. </li></ol></li><li> Die Analyse der Befragungsdaten und Bereichsgröße. <ol><li> Besorgen Sie sich die statistische Werkzeug , um die Bedeutung der Position und die Kategorien des Fragebogens (zB SPSS oder R) zu bewerten. </li><li> Beurteilen normalen distribution aller Daten des Shapiro-Wilk - Test, sowie die Anwendung des entsprechenden nicht-parametrischer Test , wenn eine oder mehrere der entsprechenden Datensätze die Kriterien für eine Normalverteilung nicht erfüllen konnten (zB Wilcoxon-Test, Friedman - Test). Hinweis: Wenn ein nicht-parametrischer Verfahren, die das Experiment entspricht fehlt, ein parametrisches Verfahren verwenden und die Argumentation erklären. In einer früheren Studie 16, eine Zwei-Wege - ANOVA mit wiederholter Maßnahmen analysiert , um die Fragebogendaten, da es keine nicht-parametrischer Ersatz für diese Analyse war. </li></ol></li></ol>

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Die Verfasser erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Wir zeigen ein Verfahren proprioceptive Drift in einer 2D-Ebene während der Spiegel Illusion zu schätzen SVM mit und das Ergebnis mit Antworten auf den Fragebogen für den Sinn des Eigentums und der Agentur zu vergleichen. Dieses neue Verfahren ergab, dass die zwischen visuellen und propriozeptiven Feedback erforderlichen Versatz proprioceptive Drift beträgt ca. 10 cm zu erhalten und dass dieser Versatz eng überlappt mit den erforderlichen Offset das Gefühl des Eigentums und der Agentur zu halten. <p class="jove_cont...

In den letzten Jahren Forschung über den Sinn oder Erfahrung des Selbst-Körper, die, den eigenen Körper ist, hat sich im Zusammenhang mit der Ausführung erhöht. Ausführungsform bezieht sich auf die Idee oder das Konzept einer physischen oder virtuellen Körper zu haben, die mit der Umwelt, wie das Erreichen, greifen, und rührend in Wechselwirkung treten können. Zum Beispiel kann der Mensch ein Objekt oder einen anderen Menschen in der Umgebung positioniert berühren durch ihren eigenen Körper zu bewegen, in diesem Fall ihren eigenen Arm und Hand. Heutzutage wird diese Interaktion oder Kommunikation mit den eigenen natürlichen Körper beschränkt. Aufgrund Erfindungen und Entwicklung von menschenähnlichen Roboter oder Avatare in der virtuellen Welt kann die natürliche menschliche Körper durch einen künstlichen Körper ersetzt werden, wie zum Beispiel ein humanoid, Fernbedienung Roboter, elektrische Prothese oder Computer-Grafiken Avatar in der virtuellen Realität. Zum Beispiel entwickelten die Forscher einen Roboter, dessen Betreiber kann &quot;erfassen&quot; ein Objekt vor dem Roboter über seine mechanischen Körper gelegt, auch wenn die robot ist weit weg von der Bedienerkörperposition 1,2 gegeben. Ähnlich wie bei diesem Beispiel, wenn ein Mensch eine Aktion über einen künstlichen Körper führen könnte, wobei der Körper würde die Zuordnung der Selbst Körper des Bedieners halten? Wir können leicht Themen dieser Diskussion über die Zuschreibung oder Projektion des &quot;Selbst&quot; aus unserem eigenen natürlichen Körper zu einer künstlichen, nicht aus Fleisch und Knochen Körper im Zusammenhang finden. Ein Beispiel dafür kann im medizinischen Bereich gefunden werden; beispielsweise Anwendungen im Bereich der medizinischen Rehabilitation, die &quot;Trick&quot; der Selbstkörpergefühl des Patienten Spiegel verwendet werden zur Verringerung der Schmerzen und Verbesserung der motorischen Funktion eines fehlenden oder gelähmten Extremität, Spiegeltherapie 3-6 genannt erforscht. In dieser Therapie kann das Spiegelbild des unbeeinflusst Körperteil oder in den Extremitäten des Gehirns des Patienten dazu verleiten, zu glauben, dass die fehlende oder gelähmte Glied zu dem im Spiegel angezeigt wird, entspricht und zu dem Gefühl führen, dass es immer noch drin ists früheren Zustand (dh vor dem Unfall). Es ist noch in der Diskussion, wie diese Illusion der Widerstandsfähigkeit gegenüber Körperdarstellung im Zusammenhang mit Gehirn auswirkt. Zusätzlich zu dieser Art der Diskussion über unsere natürlichen Körper, können wir ähnliche Diskussionen über Ausführung, vor allem der Mensch-System-Interaktion Design-Fragen auf dem Gebiet der Technik finden. Das Selbstwertgefühl für einen künstlichen oder virtuellen Körper wurde im Zusammenhang mit der Telepresence-, Gehirn-Maschine - Schnittstelle, und Brain-Computer Interface 1,2,7-9 gut untersucht. Einige Forscher berichtet, dass ein menschenähnlichen Roboter, der die taktile Empfindung von seiner Roboterhand die Hand des Bedieners übertragen können, kann der Bediener das Gefühl der Selbst Körper an den Roboter zu erfassen sowie den Sinn an einem Ort zu sein, wo der Roboter positioniert ist, nicht dort , wo tatsächlich existiert der Betreiber, die so genannte Tele Existenz 1. Andere Forscher berichteten, dass eine virtuelle Avatar des Betreibers Körperbewegungen stark reflektierendenly überträgt das Gefühl des Bedieners der Selbstkörper aus dem 9 eigenen Körper in den virtuellen Körper des Bedieners. Diese Ergebnisse zeigen, wie Anwender ihren Sinn für Selbst Körper in einen künstlichen Körper projizieren kann, wie ein humanoider, Fernbedienung Roboter, elektrische Prothese oder Computer-Grafiken Avatar in der virtuellen Realität, auch wenn der künstliche Körper nicht direkt mit ihren Gehirn und Körper. Basis der wissenschaftlichen Forschung auf diese Art von Selbstkörpergefühl für nicht aus Fleisch und Blut, künstliche Körperähnliche Objekte auf die zugrunde liegenden Mechanismen des Gehirns für die Erfahrung der Selbst Körper mit der Gummihand - Illusion (RHI) 10-13 und Spiegel Illusion (MI) 14-16 in den Bereichen Medizin und Ingenieurwissenschaften sowie in der Psychophysik und Neuropsychologie. Der RHI ist das Gefühl, dass eine Gummihand auf den eigenen Körper gehört und von gleichzeitig streicht einen sichtbaren Gummihand und des Teilnehmers verdeckter Hand hervorgerufen. Im MI, eine Hand image in einer entlang der mittsagittalen Achse positioniert Spiegel optisch erfasst die wahrgenommen Position des Teilnehmers von der unsichtbaren Hand gegenüber. Außerdem synchrone Bewegungen des reflektierten und unsichtbare Hand erinnern an die starke Gefühl, als ob das reflektierte Bild Hand das Unsichtbare Gegenteil Hand waren. Laut der Forschung auf diesen Illusionen, scheint die Konsistenz zwischen multimodale Informationen und die Vorhersage und sensorische Rückmeldung über Körperbewegungen eine wichtige Rolle für die Beurteilung der Selbst Körper Zuschreibung zu spielen. Somit können diese beiden Illusionen einfache, aber leistungsfähige Beweis und Werkzeuge für die Wissenschaftler die Gehirnmechanismen zugrunde liegen unsere Gefühl wird ausgetrickst zu untersuchen oder zu glauben, dass einige künstliche Objekt oder Bild subjektiv eigenen Körperteil sein kann, und dass unser Selbstkörpergefühl tut nicht zu unserer natürlichen physischen Körper gebunden werden müssen. In all diesen Studien oben aufgeführten, hat sich die Diskussion über den Begriff des &quot;Selbst&quot; consisti wurde basierendng von zwei Arten der Empfindung von dem Philosophen vorgeschlagen Gallagher 17: das Gefühl der Eigenverantwortung und der Sinn der Agentur. Das Gefühl der Verantwortung bezieht sich auf das Gefühl, dass eine beobachtete Körperteil des eigenen eins ist. Das Gefühl der Agentur entspricht der Empfindung, die Körperbewegung versteht sich von selbst verursacht. Diese beiden Empfindungen werden als die minimale Selbst definiert, das heißt, sofort ein Gefühl des Selbst 16. das Gefühl der Zugehörigkeit und Agentur: Nach diesem Konzept wird die Zuschreibung des &quot;Selbst&quot; für die natürlichen, beschädigt, virtuellen und mechanischen Körper können durch die gleichen Indizes ausgewertet werden. Um dieses Gefühl für die wissenschaftliche Auswertung zu verwenden, stellt sich die Frage, wie robust das Gefühl der Eigenverantwortung und Agentur zu messen. Derzeit beruht die Schätzung der Sinn des Eigentums und der Agentur vor allem auf Fragebögen, die ursprünglich von Botvinick vorgeschlagen 9. Neben Fragebögen, können wir versuchen, sie in quantitativer Hinsicht zu messen. Zum Beispiel kann die Haut conLeitwert Reaktion (SCR) wurde als physiologischer Index des Eigentums in Fällen, in denen die Gummihand plötzlich mit einem Messer 18 geschnitten wird. Der SCR wird berechnet , indem die elektrischen Eigenschaften der Haut zu messen und eine empfindliche und gültiger Indikator für die Erregung 19. Da bei diesem Verfahren typischerweise für einzelne Versuche pro Teilnehmer angewendet wird, ist die Messung SCR als physikalische Index während der Psychophysik Experimente nicht geeignet, die innerhalb Teilnehmer wiederholte Messungen erfordern. Eines der erfolgreichsten Verhaltensindizes für das Gefühl der Eigenverantwortung ist proprioceptive Drift. Propriozeptive Drift die Änderung in der wahrgenommenen Position des unsichtbaren echte Hand in Richtung der Position eines Objektes , das wie eine Hand, wie der Gummi hergestellte Prothese sieht oder Computergrafik 10-13. Da diese Änderung wiederholt werden kann und robust geschätzt, indem der Abstand zwischen der unsichtbaren echte Hand zu messen und das visuelle Bild der Hand, proprioceptive Drift isa geeigneten physikalischen Index für psycho-physischen Messungen. Allerdings muss diese Verwendung sorgfältig ausgewertet werden, da die jüngsten Gespräche in Frage gestellt haben , ob proprioceptive Drift kann immer als Verhaltensindex Eigentums 12 verwendet werden. Typischerweise wird in nur einer der drei Richtungen, wie Höhe, Breite oder Tiefe propriozeptiven Drift gemessen. Propriozeptiven Drift selten in mehrere Richtungen aufgrund der Schwierigkeit des Schätzens und Visualisieren mehrdimensionalen Daten gemessen worden. Diese messtechnische Begrenzung ist nicht entscheidend für die Grundlagenforschung, die Mechanismen zu erforschen, die multisensorische Informationen verarbeiten, da Versuchsbedingungen leicht gesteuert konzipiert und werden die gemessenen Dimensionen zu begrenzen. Doch im täglichen Leben, unsere Hände frei in 3D bewegen, um unsere Absichten verfolgen. In dieser Situation ist es schwierig und unzureichend eines Teilnehmers Verhalten mit Fragebögen zu messen, die stark begrenzt die Bewegung und positions der Hände. So unter Berücksichtigung der möglichen Anwendungen für den Sinn des Eigentums und der Agentur in den Ingenieurwissenschaften und Rehabilitation, eine Messung, die mehrere Richtungen und ermöglicht die freie Handbewegung umfasst, ist notwendig, um die räumliche Beziehung zwischen visuellen und propriozeptiven Feedback in Situationen des täglichen Lebens zu bewerten. Wenn eine solche Messung möglich waren, die gemessene Entfernung zwischen realem und beobachtet die Hände könnten als Leitlinie für das Gefühl der Selbst Körper genutzt werden. Dies könnte nicht nur ein Indikator für den Fortschritt der Rehabilitation werden, sondern auch ein Kriterium für die räumliche zwischen dem manipulierten Ziel auf dem Display und der Bedienhand gegenüber. Es bleibt die Frage, wie kann diese Messung zuverlässig und effektiv umgesetzt werden. Um diese Frage zu beantworten, führen wir ein neues Verfahren proprioceptive Drift zu schätzen, die sich aus der Position des Teilnehmers ungesehen echte Hand, dass eine sichtbare Hand wie o zur Verschiebung entsprichtbject, auf einer 2D-Ebene mit Hilfe der Spiegel Illusion, die durch eine psycho-physischen Verfahren zu kombinieren und eine Analyse des maschinellen Lernens mit. Im Vergleich zu einer Gummihand fängt die Hand Bild in einem Spiegel stark die wahrgenommen Position des Teilnehmers von der unsichtbaren echte Hand. Außerdem reflektiert ein Spiegelbild sofort freiwillig Handbewegungen für Hand-Platzierung. Somit wurde ein Spiegelbild als eine visuelle Rückmeldung der Hand des Teilnehmers ausgewählt. Darüber hinaus proprioceptive Drift ähnlich wie Situationen des täglichen Lebens zu messen, positioniert die Teilnehmer ihre verborgene Hand trial-by-Studie an ihrem Willen, und die Anzahl der Versuche erhöht wurde. Obwohl eine beliebige Kombination von Richtungen verwendet worden sein könnte, wurde die Kombination von Höhe und Tiefe des Plazierens des Spiegels senkrecht aufgrund der Einfachheit gewählt. Um zu überprüfen , Konsistenz zwischen unserer Methode und der bisherigen Forschung 13, zwei Sichtbedingungen wurden umgesetzt: mit und ohne visuelles Feedback. In dem Zustand, mit visuellem Feedback, der Spiegel wentlang der Medianebene positioniert, um ein reflektiertes Bild der linken Hand zu erzeugen, als ob er als der rechten Hand zu sehen waren. In dem Zustand, ohne visuelles Feedback wurde eine matte Tafel verwendet, um dem Teilnehmer echte rechte Hand zu verbergen. Wir untersuchten die Wirksamkeit dieses neuen Verfahrens, indem die Ergebnisse zu denen mit einem Fragebogen über den Sinn des Eigentums und der Agentur erhalten zu vergleichen.

<table><tbody><tr><td>Acric Spiegel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matte Tafel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>maßgefertigter Ständer</td><td></td><td></td><td><d.h>z.B. Holzstange oder PVC(Polyvinylchlorid)-Rohr&nbsp;</td></tr><tr><td>Stuhl</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fußpedal</td><td>P.I. Engineering Classic</td><td>X-Tasten USB und PS/2 Fußpedale</td><td>Andere Reaktionsgeräte können verfügbar sein.</td></tr><tr><td>Positionssensor</td><td>CyVerse</td><td>SLC-C02</td><td>Andere Positionssensoren können verfügbar sein.</td></tr><tr><td>Maßgeschneiderte retroreflektierende Markierung</td><td></td><td>Der vom Motion-Capture-Anbieter bereitgestellte Marker kann verfügbar sein.</td><td></td></tr><tr><td>Noise canselling kopfhörer</td><td>bose</td><td>Quiet Comfort 3</td><td>Andere Kopfhörer können verfügbar sein.</td></tr><tr><td>PC</td><td>Maus Computer</td><td>NG-N-i300GA</td><td>Anderer PC kann verfügbar sein.</td></tr></tbody></table>

visualisierungsmethode für propriozeptive drift auf einer 2d-ebene verwenden von support vector machine

Visualization Method for Proprioceptive Drift on a 2D Plane Using Support Vector Machine

Die propriozeptive Drift, die eine Wahrnehmungsverschiebung der Körperteilposition vom unsichtbaren realen Körper zu einem sichtbaren körperähnlichen Bild darstellt, wurde als Verhaltenskorrelat für das Gefühl des Besitzes gemessen. Bisher war die Schätzung der propriozeptiven Drift auf eine räumliche Dimension beschränkt, z. B. Höhe, Breite oder Tiefe. Da sich die Hand in 3D frei bewegen kann, ist die Messung der propriozeptiven Drift in nur einer Dimension für die Abschätzung der Drift in realen Situationen nicht ausreichend. In diesem Artikel stellen wir eine neuartige Methode zur Abschätzung der propriozeptiven Drift auf einer 2D-Ebene unter Verwendung der Spiegelillusion vor, indem wir eine objektive Verhaltensmessung (Handpositionsverfolgung) und eine subjektive, phänomenologische Bewertung (subjektive Bewertung der Handposition und Fragebogen) mit einem ausgeklügelten Ansatz des maschinellen Lernens kombinieren. Diese Technik ermöglicht nicht nur die Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen des Besitz- und Handlungsbewusstseins, sondern hilft auch bei der Rehabilitation einer fehlenden oder gelähmten Gliedmaße und bei den Gestaltungsregeln von Echtzeit-Steuerungssystemen mit einer selbstkörperähnlichen Usability, bei denen der Bediener das System so steuert, als wäre es Teil seines eigenen Körpers.

Repräsentative Ergebnisse einer früheren Studie vorgestellt 16 das Verfahren zu veranschaulichen. 3A zeigt , daß die Flächenformen , wo der Teilnehmer nicht die räumliche zwischen linken und rechten Position zwischen den Bedingungen (Spiegel) unterschieden Offset erkennen konnte und ohne (Tafel) visual . Feedback 3B zeigt , dass die Flächengrößen in den Zustand mit visuellem Feedback sind deutlich größer als im Zustand ohne visuelles Feedback ...

Dieser Artikel beschreibt ein neues Verfahren proprioceptive Drift auf einer 2D-Ebene mit Hilfe der Spiegel Illusion zu schätzen und eine psycho-physischen Verfahren mit einer Analyse kombiniert maschinelles Lernen verwendet wird.

Visualisierungsmethode für Propriozeptive Drift auf einer 2D-Ebene Verwenden von Support Vector Machine

Proprioceptive drift, which is a perceptual shift in body-part position from the unseen real body to a visible body-like image, has been measured as the ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die propriozeptive Drift in 2D abzuschätzen und zu visualisieren, wobei die Handposition des Teilnehmers frei wählbar ist. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in der Psychophysik, der Ingenieurwissenschaft und der Rehabilitationsmedizin zu beantworten, indem sie die Möglichkeit untersucht, das Empfinden des eigenen Körpers zu steuern. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, die propriozeptive Drift in 2D unter Bedingungen zu schätzen und darzustellen, bei denen die Teilnehmer ihre Handpositionen frei wählen können.Das Selbstbewusstsein wird ursprünglich im Bereich der körperlichen Rehabilitation erforscht. Mittlerweile hat sich das Konzept jedoch auf die Ingenieurwissenschaften im Kontext der Verkörperung ausgeweitet, beispielsweise auf virtuelle Avatare und künstliche Körper. Weisen Sie den Teilnehmer zunächst an, eine Klopfbewegung auszuführen, wobei die Handwurzel stets mit dem Spiegel in Kontakt bleibt.Starten Sie dann das Metronom mit einem Tempo von 60 Schlägen pro Minute. Weisen Sie den Teilnehmer an, beide Hände synchron zum Klang des Metronoms zu bewegen. Stellen Sie sicher, dass die Abfolge der Handbewegungen des Teilnehmers nahezu einem Zyklus pro Sekunde entspricht, indem Sie diese mehrere Minuten nach Beginn des Antippens mit dem Klang des Metronoms vergleichen.Beginnen Sie damit, je nach Bedingung einen Spiegel oder eine Tafel auf dem Stativ zu befestigen. Verwenden Sie einen Spiegel für die Bedingung mit visuellem Feedback und eine Tafel für eine gegenläufige Bedingung ohne visuelles Feedback. Platzieren Sie den Teilnehmer nahe an dem Spiegel, der entlang ihrer mittleren Sagittalebene positioniert ist.Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer nur das Spiegelbild seiner linken Hand sehen kann und seine eigentliche rechte Hand nicht einsehen kann. Weisen Sie den Teilnehmer anschließend an, während des Experiments die Aufmerksamkeit auf das Bild seiner linken Hand im Spiegel zu richten. Bringen Sie retroreflektierende Marker an der Fingerspitze des rechten Zeigefingers und am Handgelenk des Teilnehmers an.Bestätigen Sie mit dem Teilnehmer, dass die haptische Wahrnehmung seiner rechten Hand durch die Marker im Vergleich zur linken Hand nicht wesentlich verändert wird. Anschließend setzen Sie geräuschunterdrückende Kopfhörer über die Ohren des Teilnehmers, damit er den Metronomton nicht hört. Weisen Sie den Teilnehmer an, seine linke Hand 30 Zentimeter vertikal und 30 Zentimeter horizontal von der unteren rechten Ecke des Spiegels wegzubewegen und diese Position während des Experiments beizubehalten.Legen Sie diese Position als Ursprung der Oberfläche der 2D-Ebene fest. Weisen Sie den Teilnehmer schließlich an, seine rechte Hand auf der anderen Seite des Spiegels in beliebiger Position abzulegen und diese Position bis zum Ende des Versuchs beizubehalten. Zu Beginn eines Versuchs weisen Sie den Teilnehmer an, den mittleren Knopf des Fußpedals zu betätigen, wodurch ein Signalton über den Kopfhörer als Rückmeldung des Pedaldrucks ertönt.Nach dem Signalton weisen Sie die Versuchsperson an, synchron mit beiden Händen mit einer Frequenz von einem Hertz auf den Spiegel zu tippen. Sobald die Versuchsperson sechs Handbewegungen abgeschlossen hat, weisen Sie sie an, anzuhalten und eine Frage zu beantworten, ob sie das Gefühl hat, dass sich die rechte und linke Hand in derselben Position befinden. Verwenden Sie das rechte Fußpedal für „Ja“ und das linke Fußpedal für „Nein“.Weisen Sie den Teilnehmer dann an, seine rechte Hand in eine andere, selbst gewählte Position zu bewegen. Starten Sie dann den Versuch erneut wie geübt. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer die Aufgabe verstanden hat, und beginnen Sie anschließend das Experiment.Während des gesamten Experiments überprüfen Sie, ob die Frequenz des Tippen des Teilnehmers bei etwa einem Hertz bleibt, indem Sie die Bewegungen im Vergleich zum Metronom beobachten. Gewähren Sie nach 100 Durchgängen eine Pause und führen Sie das Experiment für die andere Bedingung an einem separaten Tag durch. Beginnen Sie damit, 13 rechte Handpositionen zur Erfassung der Antworten auf einem Fragebogen zum Gefühl der Zugehörigkeit und Handlungssteuerung festzulegen.Informieren Sie den Teilnehmer darüber, dass er das gleiche Verfahren wie zuvor durchführen wird. Nachdem er sechsmal synchron mit der rechten und linken Hand getippt hat, weisen Sie ihn an, Fragen zum Gefühl der Zugehörigkeit und Handlungskontrolle mündlich anhand einer siebenstufigen Likert-Skala zu beantworten. Tragen Sie die Bewertungen im Fragebogen entsprechend seinen Antworten ein.Zeigen Sie Bewertungen von minus drei, was vollständige Ablehnung bedeutet, bis plus drei, was vollständige Zustimmung bedeutet, wobei null keine Zustimmung oder Ablehnung bzw. Unsicherheit anzeigt. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer die Aufgabe versteht. Bringen Sie schließlich die rechte Hand des Teilnehmers in die nächste Position und lassen Sie ihn den Versuch erneut durchführen.Die Formen der Bereiche, in denen der Teilnehmer den räumlichen Versatz zwischen der Position der linken und rechten Hand nicht wahrnehmen konnte, unterscheiden sich zwischen den Bedingungen. Außerdem sind die Größen dieser Bereiche sowie die Bedingung mit visuellem Feedback signifikant größer als in der Bedingung ohne visuelles Feedback, was darauf hindeutet, dass der erforderliche Versatz zwischen visuellem und propriozeptivem Feedback, um einen propriozeptiven Drift aufrechtzuerhalten, etwa 10 Zentimeter beträgt. Hier zeigt der Vergleich zwischen der Visualisierung des propriozeptiven Drifts und den Ergebnissen des Fragebogens zur Wahrnehmung von Zugehörigkeit und Handlungssteuerung, dass die Bereiche des Versatzes, die notwendig sind, um diese Phänomene aufrechtzuerhalten, konzentrisch angeordnet sind und sich nahezu überlappen.Diese Technik kann in einer Stunde abgeschlossen werden, wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, daran zu denken, zu überprüfen, ob die Versuchsperson die Aufgabe korrekt ausgeführt hat. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Forschern auf den Gebieten der Psychophysik, des Ingenieurwesens und der Rehabilitation den Weg, diese dimensionsbasierte Methode für das Gefühl der Zugehörigkeit und Handlungssteuerung in mehreren Dimensionen zu erforschen.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie eine gute Vorstellung davon haben, wie man die menschliche Handlung während dieses Experiments zur Bewegung der rechten Hand des Teilnehmers abschätzen kann.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Behavior

Verhalten

Eine effiziente Möglichkeit, Einblick, wie Menschen navigieren sich in drei Dimensionen gewinnen wird beschrieben. Das Verfahren nutzt eine Bewegungssimulator Lage ist, sich Beobachter in einer Weise, unerreichbar von traditionellen Simulatoren. Die Ergebnisse bestätigen, dass Bewegung in der horizontalen Ebene unterschätzt wird, während die vertikale Bewegung wird überschätzt.

MPI CyberMotion Simulator: Implementierung eines neuartigen Motion Simulator zu Multisensorische Pfadintegration in drei Dimensionen erforschen

Es wird ein Verfahren beschrieben, um dreidimensionale vestibulo okulären Reflexe (3D VOR) beim Menschen mit Hilfe eines sechs Freiheitsgraden (6DF) Bewegungssimulator messen. Die Verstärkung und Versatz des 3D-Winkelstellung VOR stellen ein direktes Maß für die Qualität der Vestibularfunktion. Repräsentative Daten auf gesunden Probanden...

Dreidimensional Vestibuläre Ocular Reflex-Test mit Six Degrees of Freedom Bewegung Platform

Es ist unklar, wie die Top-Down-Signale von der ventralen visuellen Strom Bewegung beeinflussen. Wir entwickelten ein Paradigma zu motorischen Verhaltens auf ein Ziel auf einem 3D-Tiefeninversion Illusion zu testen. Signifikante Unterschiede sind in beiden bewusste, zielgerichteten Bewegungen und automatische Aktionen illusorisch und veridical Betrachtungsbedingungen berichtet.

Methoden, um den Einfluss von Top-down-Prozesse auf Visuelle Motor Verhalten erkunden

Die Wahrnehmung der Schwerkraft wird gemeinhin durch die subjektive visuelle Vertikale in der Kopfaufrechtstellung bestimmt. Die zusätzliche Beurteilung an Kopfneigungen von 15° und 30° in der Walzenebene sorgt für einen erhöhten Informationsgehalt zur Erkennung einer beeinträchtigten Gravizeptivwahrnehmung.

Bewertung der statischen Gravizeptiven Wahrnehmung in der Rollebene mit dem subjektiven visuellen vertikalen Paradigma

Das in dieser Arbeit beschriebene Protokoll verwendet die Technik des Richtungsgradientenhistogramms, um die Eigenschaften von Betonbildproben unter verschiedenen Schwingungszuständen zu extrahieren. Es verwendet eine Support-Vektor-Maschine für maschinelles Lernen, was zu einer Bilderkennungsmethode mit minimalen Anforderungen an das Trainingsgebiet und geringen Anforderungen an die Computerleistung führt.

Bilderkennung und Parameteranalyse des Betonschwingungszustandes auf Basis der Support Vector Machine

Wir haben eine einfache, anpassbare und effiziente Methode entwickelt, um quantitative Prozessdaten aus interaktiven räumlichen Aufgaben zu erfassen und diese Rotationsdaten mit Eye-Tracking-Daten abzubilden.

Dreidimensionale Abbildung der Rotation interaktiver virtueller Objekte mit Eye-Tracking-Daten

Die Methodik untersuchte visuelle und vestibuläre Beiträge zur Blickstabilisierung während optokinetischer und Ganzkörperrotationen. Die Stimulation erfolgte durch visuelle, vestibuläre und visuovestibuläre Studien. Die Torsions-Augenbewegungsverstärkung und die Nystagmusfrequenzen dienten als Indikatoren für die subkortikale Weiterleitung sensorischer Bewegungsinformationen an die reflexive Hirnstammreaktion für jeden Versuch.

Verwendung von Eye-Tracking zur Beurteilung der relativen Bedeutung von visuellem und vestibulärem Input für die subkortikale Bewegungsverarbeitung in der Rollebene

Diese Methode erstellt eine greifbare, vertraute Umgebung für die Maus zu navigieren und zu erkunden während der mikroskopischen Abbildung oder Einzelzellelektrophysiologischen Ableitungen, die feste Fixierung des Kopfes des Tieres verlangen.

Flach platt Klima angehoben Plattform: Eine neue Methode zur Kombination von Verhalten mit Mikroskopie oder Elektrophysiologie auf Awake frei bewegen Nagetiere

Frühere Forschungen zur sozialen Dimension von Stress haben sich auf zwei wichtige Variablen konzentriert: soziale Identität und soziale Unterstützung. Dieses Protokoll stellt eine effektive experimentelle Manipulation dieser beiden sozialen Variablen vor und beschreibt ihre Implementierung in einem Standard-Stressinduktionsparadigma (Trierer sozialer Stresstest).

Die soziale Dimension der Stress: experimentelle Manipulationen an sozialer Unterstützung und Sozial Identität in der Trier Social Belastungsprobe

Dieser Artikel beschreibt die zeitlich und räumlich von der Drogenkonsumumgebung getrennte intrakranielle elektrische Stimulation zur Behandlung von intravenöser Methamphetaminabhängigkeit.

Ein allgemeines Verfahren zur Bewertung der Tiefe Hirnstimulation Auswirkungen auf intravenöse Methamphetamine Selbstverwaltung

Lernen Sie eine Methode zur Schätzung und Visualisierung propriozeptiver Drift in 2D mit freier Handpositionierung. Diese Technik kombiniert psychophysikalische Verfahren mit maschinellem Lernen für Forschung zu Körperwahrnehmung.

Visualisierungsmethode für Propriozeptive Drift auf einer 2D-Ebene Verwenden von Support Vector Machine

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