Charakterisierung des Sinnes der Agentur über die Aktionen der Neural-Maschine-Schnittstelle betrieben Prothesen

Echter Gliedmaßenersatz erfordert, dass die kognitiven Wahrnehmungslinien zwischen Selbst und Maschine verwischt werden. Die Agentur ist die entscheidende Brücke zur Wahrnehmung der Handlungen einer künstlichen Gliedmaße, wie sie durch Selbst und Absicht erzeugt wird. Diese Technik bietet einzigartige Einblicke in die Wirksamkeit der kognitiven Wahrnehmungskommunikation zwischen dem menschlichen Benutzer und der Maschine.

Diese Methode könnte sich auf jede Untersuchung der Auswirkungen von Feedback auf Agenturen erstrecken, wie z. B. bei myoelektrischen oder körperbetriebenen Prothesen, kortikalen Stimulationen, Schlaganfall- oder sogar Handtransplantationen. Das zeigen Dylan Beckler und Zachary Thumser, Forschungsingenieure in unserem Labor. Begleiten Sie den Teilnehmer in den Testraum und lassen Sie ihn vor einem Monitor sitzen.

Beginnen Sie mit der Erzeugung eines Handkinesthetischen Perzepts durch die neuronale Maschinenschnittstelle (NMI) der Teilnehmer und erfassen Sie die Kinematik der wahrgenommenen Bewegung, indem sie den Teilnehmer zeigen lässt, was er mit seiner intakten Hand fühlt. Verwenden Sie eine virtuelle Hand- oder Prothesensimulation, um die Kinematik des Bewegungswahrnehmungsperzepts zu reproduzieren. Als Nächstes richten Sie Hardware ein, um die absichtlichen Handbewegungssteuerungssignale vom NMI des Teilnehmers zu erfassen.

Ordnen Sie dieses Steuersignal der Aktivität der virtuellen Prothese zu. Erstellen Sie dann ein Master-Control-Programm, das die Erfassung des NMI-Steuersignals, die Bewegung der virtuellen Prothese und die Generierung von kinesthetischem NMI-Feedback in Echtzeit koordiniert. Zeigen Sie die virtuelle Prothese auf dem Monitor an und passen Sie ihre Größe und Position so an, dass sie kongruent mit der Position ihrer fehlenden Gliedmaße positioniert ist.

Rendern Sie dann Objekte, z. B. schwebende Kugeln, in der virtuellen Umgebung, um Stopppunkte für die schließenden und offenen Positionen der Hand zu verwenden. Konfigurieren Sie schließlich das Master-Steuerungsprogramm so, dass, wenn die virtuellen Ziffern die virtuellen Stopppunkte kontaktieren, nach einer einstellbaren Zeitverzögerung ein akustischer Ton abgespielt wird. Erstellen Sie vor dem Start des Experiments eine Eingabedatei für das Master-Steuerelementprogramm, die die Einstellungen für jede Testversion sowie die Steuerungs- und Versuchsbedingungen angibt.

Programmieren Sie zusätzliche Bedingungen, um die Beiträge zur Agentur der motorischen Absicht, der kinesthetischen Empfindung und der zeitlichen Diskrepanz mit der angezeigten Kinematik der virtuellen Prothese zu analysieren. Erwägen Sie beispielsweise die Verwendung der folgenden fünf Bedingungen, entgegengesetzte Bewegung, zu schnell, zu langsam, Einfallverzögerung und keine Rückmeldung. Um jede Testversion zu initiieren, drücken Sie die Starttaste auf dem Master-Steuerprogramm, das die virtuelle Hand in die Startposition bewegt und den Beginn der Testversion signalisiert.

Lassen Sie den Teilnehmer im ersten Übungseinheit die Hand zum Bewegungsendpunkt fahren und den Hörton 1.000 Millisekunden nach Erreichen des virtuellen Stopppunkts für 10 Versuche abspielen. Lassen Sie den Teilnehmer im zweiten Übungseinheit die Hand wieder zum Bewegungsendpunkt fahren. Randomisieren Sie die Akustischen Töne, sodass die Verzögerungsintervalle von 300, 500 und 700 Millisekunden jeweils jeweils fünfmal angezeigt werden.

Zeichnen Sie die Teilnehmer verbal gemeldet Schätzung der Zeitverzögerung Intervall. Gehen Sie schließlich mit den Versuchssätzen von 15 Versuchen für jede Bedingung fort. Präsentieren Sie die Bedingungen in einer randomisierten Reihenfolge, und verwalten Sie einen Fragebogen am Ende jeder Bedingung.

Hier geben die Ergebnisse die durchschnittliche Punktzahl für die vier Agenturfragen sowie vier Kontrollfragen für jeden Teilnehmer und jede Feedbackbedingung an. Eine durchschnittliche Bewertung größer als eine gibt eine Vereinbarung mit einer bestimmten Aussage an, und Null gibt die Neutralität der Vereinbarung an. Die Unterschiede zwischen den tatsächlichen und den wahrgenommenen Zeitintervallen wurden dann zwischen den drei Teilnehmern gemittelt und relativ zur Basis-Feedbackbedingung dargestellt.

Größere negative Unterschiede sind ein Hinweis auf ein stärkeres implizites Gefühl der Entscheidungsfreiheit, z. B. bei der zu schnellen Kondition. Darüber hinaus zeigen diese Ergebnisse einen Vergleich expliziter und impliziter Agenturmaßnahmen. Der zu schnelle Zustand zeigte die stärkste Formation der Entscheidungsfreiheit, sowohl explizit als auch implizit.

Geringfügige Modifikationen könnten unsere Techniken erweitern, um zusätzliche Sensormodalitäten zu untersuchen, wie z. B. Berührung, und wie sie Die Agentur bewirken. Auch das Hinzufügen von Gliedmaßeneigentumsmessungen könnte uns helfen, die Zusammenhänge zwischen Agentur und Ausführungsform zu verstehen. Diese Technik ermöglichte die Erforschung der Rolle des Wahrnehmungsbewegungsfeedbacks in einer neuronalen Maschine-Schnittstelle auf dem intrinsischen Mechanismus, den das Gehirn verwendet, um die Urheberschaft über beabsichtigte Bewegungen zu etablieren.