L'illusion du bras en caoutchouc

The Rubber Hand Illusion

JoVE Science Education
Sensation and Perception

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JoVE Science Education Sensation and Perception

The Rubber Hand Illusion

6.3: Perspectives on Sensation and Perception

6.11: The Inverted-face Effect

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08:09 min

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April 30, 2023

Overview

Source : Laboratoire de Jonathan Flombaum, Johns Hopkins University

Pour atteindre des objets, marcher sans heurter les obstacles, atterrissant sur une chaise que vous vous asseyez (au lieu de tomber au sol), elles et toutes nos actions physiques dépendent une capacité à percevoir de notre propre corps dans l’espace, de savoir où nos membres sont par rapport à l’autre et par rapport au reste du monde. Une façon que le cerveau humain code pour cette information est appelée proprioception, le cerveau s’appuie sur ses propres signaux contrôle et vos commentaires pour garder une trace des membres. Avec les entrées proprioceptives, le cerveau humain intègre vision, toucher et même du son, afin de représenter les parties du corps dans l’espace. Comment est-ce que ce combiner toutes ces informations ? En 1998, Botvinick et Cohen décrit une illusion saisissante, appelée l’Illusion de main en caoutchouc, qui a été utilisée pour étudier comment le cerveau humain intègre les entrées sensorielles et proprioceptives pour représenter le corps dans l’espace. ¹ cette vidéo vous montrera comment induire l’Illusion de main en caoutchouc et elle décrira comment il a été utilisé par des études ultérieures.

Procedure

1. les matériaux

Cette expérience nécessite trois pièces critiques d’équipement : un coup de main en caoutchouc, deux pinceaux et une boîte de l’obturateur.
Pour créer la boîte de l’obturateur, il faut un morceau de carton qui est environ 1 pied de haut et 2 pieds de long. Tracez une ligne droite au milieu et puis, au milieu de chacun des deux places, coupé un tunnel assez grand pour une main et le bras de passer à travers. La figure 1 montre un schéma de cette partie de la zone, comme il pourrait être vu depuis le point de vue du participant à la tâche.

Figure 1 : Schéma de boîte de l’obturateur à partir du point de vue du participant. Les deux trous dans le mur en carton sont assez grands pour le participant d’insérer confortablement un bras. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Ensuite, sur un côté de la boîte en carton Attachez un haut opaque avec un diviseur opaque entre les deux moitiés de la boîte. Les véritables bras du participant entrera dans cette partie de la zone, où il va être visuellement occlus du participant. La figure 2 montre un schéma de la zone remplie avec cet attachement à ce sujet, comme il serait être vu depuis le point de vue de la personne qui mène l’expérience.

Figure 2 : Schéma de boîte de l’obturateur à partir du point de vue de l’expérimentateur. Les deux trous dans le mur en carton sont assez grands pour le participant d’insérer confortablement un bras. Le côté avec le haut opaque est la partie dans laquelle le participant insérera son véritable bras, ce qui permet de l’expérimentateur à brosser pendant l’expérience. L’autre côté sera où le bras de caoutchouc siégera pendant l’expérience. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Enfin, vous aurez besoin de faire enquête afin d’évaluer la mesure dans laquelle votre participant a eu l’impression. La figure 3 est une telle enquête, s’inspirée directement des méthodes utilisées par Botvinick et Cohen. ¹

Figure 3 : Questions d’écailles du sondage. L’enquête est utilisée après l’expérience pour évaluer la mesure dans laquelle le participant a eu l’impression. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

2. induisant l’illusion

Afin d’induire l’illusion à un participant, elle assise à une table devant le côté plat de la boîte de l’obturateur. La boîte doit être placé de sorte qu’elle peut insérer son bras gauche confortablement dans le trou plus éloignées de son épaule gauche.
Une fois que le participant est assis confortablement et avec son bras inséré, placer le bras de caoutchouc pour qu’il quitte le trou plus près au participant.
Demander au participant de bouger son bras gauche et les doigts aussi peu que possible.
Demander au participant de regarder par-dessus le mur de l’obturateur. Son propre bras ne sera pas visible, car il sera à l’intérieur de la partie de la zone de la boîte de l’obturateur. Mais le bras de caoutchouc doit être entièrement visible à elle.
Maintenant assis en face de participant et brosser doucement sa main réel tant la main en caoutchouc avec les pinceaux. Essayez de brosser en même temps. Continuer le brossage pendant 10 min.
Le participant peut réagir pendant le brossage, en s’exclamant qu’elle se sent comme la main de caoutchouc est son propre. Le participant a fait savoir que ces expériences sont normales dans le cadre de l’expérience.
Après 10 min, retirez la boîte et le bras de caoutchouc, et demander au participant de remplir le questionnaire.

Illusions sont souvent utilisées en psychologie pour tester les processus de perception ; Il s’avère que, il est assez facile de tromper le cerveau.

Dans des circonstances normales, les personnes se promener sans heurter les obstacles, parce qu’ils savent où leurs membres sont relatif aux éléments dans les environs. Cette notion de conscience du corps est appelée proprioception.

Cependant, même avec cette compréhension, la même personne peut être trompée en pensant que quelqu’un d’autre bras — comme le mannequin est situé à proximité de — est le leur et réagir en conséquence.

Cette vidéo vous montrera comment induire cette astuce de transfert de corps, appelée l’Illusion de main caoutchouc — où un faux membre est perçu comme étant réel — à l’aide de méthodes mises au point à l’origine par Botvinick et Cohen. Elle examinera également comment une telle expérience peut être appliquée, par exemple, pour le traitement de la douleur du membre fantôme.

Dans cette expérience, les participants sont invités à poser un bras sur une table et une boîte est placée au-dessus de lui, occlusion de la branche d’être visible. Toutefois, l’autre côté est ouverte, et une main faux en caoutchouc est placée en vue directe.

Comme les participants regardent le modèle grandeur nature, les deux appendices sont légèrement rayés avec deux pinceaux en même temps sur une période de 10 min.

Par la suite, ils sont invités à remplir un court sondage sur leurs expériences — note combien ils d’accord ou en désaccord avec différents effets perceptifs. Leurs réponses sur l’échelle coulissante servent comme variable dépendante et finalement révèlent ou non l’illusion a été induite.

Les participants sont censés envie la main caoutchouc était leur propre au cours de la période de brossage. Pourtant, ils ne devraient pas penser qu’il ressemble à leur propre apparence. Ainsi, la vision joue un rôle important dans notre sens de la position de contact et le corps, mais ceux-ci n’influencent pas les représentations visuelles de la même manière.

En prévision de l’expérience, obtenir les documents suivants : un coup de main en caoutchouc, deux pinceaux, ciseaux, ruban adhésif et plusieurs morceaux de carton qui sont 1 ft haut de 2 pieds de long.

Tout d’abord créer la boîte de l’obturateur : prenez un morceau de carton et tracer une ligne droite au milieu du côté plus long. En bas au centre de chacun des semestres, couper un cercle assez grand pour une main et le bras de passer à travers. Puis, à l’aide de ruban adhésif, fixez un deuxième morceau à mi-chemin pour créer une ligne de séparation. Enfin, ajoutez la dernière section de carton sur le dessus.

Avant de commencer, créer une enquête, comme celui utilisé par Botvinick et Cohen, largement évaluer les expériences subjectives des participants.

Maintenant, pour commencer l’expérience, siège le participant à une table devant le côté plat de la boîte de l’obturateur. Demandez-leur d’insérer leur bras gauche dans le trou droit devant et leur demander de s’abstenir de bouger leurs bras et les doigts autant que possibles.

Ensuite, placez le bras de caoutchouc dans le trou sur le côté droit. Demander au participant de regarder par-dessus le mur de la boîte de l’obturateur et se concentrer sur cette partie artificielle.

Puis, assis en face du participant et utilisez les deux pinceaux pour touchent simultanément leur main réel et caoutchouc pendant 10 min. Si ils réagissent au cours de la période de brossage, informez-les que ces expériences soient normales pour cette expérience.

Après la phase de tactile, enlever la boîte et en caoutchouc du bras de la table et leur demander de remplir le questionnaire, note neuf déclarations sur une échelle de « fortement en désaccord » à « fortement d’accord ».

Pour chaque participant, déterminer si oui ou non l’illusion a été induite. Pour ce faire, examinez les enquêtes individuellement et concentrera d’abord sur les trois premiers éléments.

Notez que le participant montré ici fortement convenu qu’ils sentait le brossage sur la main en caoutchouc, comme si c’était leur propre, ce qui indique que leur cerveau a été trompé.

Pour vérifier si la proprioception était concernée, voir les quatre items : Questions 4 à 6 et 8. Notez que les réponses ont été faites vers « fortement en désaccord », ce qui suggère qu’ils sont encore très conscients de ses propres armes dans l’espace.

En outre, à partir des réponses sur les questions en suspens — 7 et 9 — le participant en désaccord que la main de caoutchouc a commencé à ressembler à leur propre en apparence. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que bien que vision influe sur notre sens de la position de contact et le corps, l’inverse n’est pas nécessairement titulaire véritable.

Maintenant que vous êtes familier avec la façon de mener l’illusion de main en caoutchouc, nous allons étudier d’autres façons chercheurs il permet de mieux comprendre comment le cerveau intègre les informations liées à la vision, touch et proprioception.

Pour comprendre ce qui se passe dans le cerveau au cours de l’illusion, les chercheurs ont exposé les participants à la tâche tout en subissant l’IRM fonctionnelle. Dans ce cas, le cortex prémoteur — une zone utilisée pour contrôler les actions moteurs — était la région d’intérêt.

Activité de l’état synchrone a été comparée à un asynchrone — où le brossage n’est pas induire l’illusion. Ils ont constaté que lorsque le cerveau a été trompé, il y avait une plus grande activation par rapport à quand il ne était pas trompé.

Ces observations suggèrent que l’activité neuronale dans le cortex prémoteur est associée à son sens de leur propre corps. Anatomiquement, c’est logique : la région est reliée aux zones visuelles et somesthésiques, en particulier le cortex pariétal postérieur, fournissant un point d’ancrage entre les arts visuels, tactiles et information proprioceptive.

Comprendre les bases neuronales de l’illusion de main en caoutchouc peut également aider à traiter les troubles où la propriété corps est déformée, comme c’est le cas dans la schizophrénie. Chez ces patients, l’illusion est plus forte, avec induction plus rapide et des rapports de perception accrues, même pendant l’asynchronie sensorielle.

Fait intéressant, ces effets peuvent être imités chez les individus sains en administrant des médicaments comme la kétamine ou amphétamine, fournissant une autre approche pour étudier les mécanismes neurones derrière la propriété de l’organisme.

Enfin, dans certaines circonstances, l’illusion peut être utilisée thérapeutiquement pour traiter les personnes souffrant de douleur du membre fantôme, qui se produit quand les amputés ont encore des sentiments dans la partie du corps qui n’existe plus.

À l’aide de miroirs, leurs cerveaux peut être dupés en voyant deux branches complètes. En fin de compte, cette approche pourrait aider à réorganiser les connexions dans les voies multi-sensorielle connexes et à soulager la douleur.

Vous avez juste regardé les vidéo de JoVE sur l’Illusion de main en caoutchouc. Maintenant vous devriez avoir une bonne compréhension de comment mener cette expérience afin d’étudier la perception du cerveau du corps dans l’espace, ainsi que la façon d’interpréter les résultats de l’enquête des expériences des participants. En outre, vous devez également savoir plus sur les régions du cerveau liées à la propriété de corps et de la complexité intégration multisensorielle.

Merci de regarder !

Results

La figure 4 illustre les résultats de l’enquête typique pour un participant. Dans les trois premiers éléments, un participant a tendance à fortement d’accord que la main de caoutchouc se sentait comme la sienne et que c’était comme si elle sentait le brossage sur la main en caoutchouc. Ces résultats suggèrent que la perception visuelle du caoutchouc main-dans l’endroit où sa main réelle devrait ont été induites par son cerveau à assimiler la main en caoutchouc en sa représentation sous forme de son corps. En outre, elle a éprouvé brossage même si la main de caoutchouc n’a évidemment aucun récepteur tactile. Donc le voir visuel de brossage, dans ce contexte, est suffisant pour induire le cerveau pour produire des sensations de brossage. C’est qu’une partie importante de l’effet-touch peut être ressentie sans réel toucher de la peau, au moins dans certaines conditions. Les entrées visuelles jouent un rôle étonnamment fort dans notre conscience de notre corps.

Figure 4 : Réponses au sondage typique.

Les autres éléments de l’enquête démontrent que l’inverse n’est pas vrai. Les gens ont tendance à être en désaccord avec les déclarations qui donnent à penser que leur représentation visuelle de la main en caoutchouc a commencé à changer. En d’autres termes, c’est leur propre sentiment ne rend pas ressembler à leur propre apparence. Si la vision joue un rôle important dans notre sens du toucher et la position du corps, mais touch et position du corps n’influencent pas la vision de la même manière.

Applications and Summary

La main de caoutchouc est une illusion étrange et saisissante qui a commencé à jouer un rôle important dans notre compréhension de la façon dont le cerveau intègre l’information de plusieurs systèmes sensoriels. Une importante étude par Ehrsson et ses collaborateurs (2004), induit par exemple, l’illusion de main en caoutchouc de la même façon de décrire, mais avec les participants en même temps l’objet d’IRMf. ² pour un point de comparaison, les chercheurs ont utilisé une condition dans laquelle ils ont brossé le caoutchouc et les mains réelles de leurs participants de façon asynchrone. Habituellement, cela ne produit pas une expérience de l’illusion. Ils pourraient ensuite comparer l’activité cérébrale dans cet état d’activité cérébrale pendant la condition caressant habituelle, synchrone. Le résultat fut que la condition synchrone produit une plus grande activité dans le cortex prémoteur. Le cortex prémoteur est une partie du cerveau qui sert à contrôler les actions de moteurs. L’activité se trouve généralement dans ce domaine avant que quelqu’un exécute une action. Cela a conduit les auteurs à conclure que, parce que le cortex prémoteur est le site d’action, planification, dans un certain sens, c’est le site principal de la représentation pour son sens de leur propre corps. En conséquence, il est également le site où s’intègre des informations sur son corps provenant de différentes sources.

References

Botvinick, M., Cohen, J. Rubber hands 'feel' touch that eyes see. Nature. (1998).
Ehrsson, H.H., Spence, C., Passingham, R.E. That's my hand! Activity in premotor cortex reflects feeling of ownership of a limb. Science. (2004).

Transcript

Illusions are often used in psychology to test processes of perception; as it turns out, tricking the brain is rather easy.

Under normal circumstances, individuals walk around without bumping into any obstacles, because they know where their limbs are relative to items in the surroundings. This concept of body awareness is referred to as proprioception.

However, even with this understanding, the same person can be deceived into thinking that someone else’s arm—like the mannequin’s situated close by—is their own and react accordingly.

This video will demonstrate how to induce this body transfer trick, called the Rubber Hand Illusion—where a fake limb is perceived as being real—using methods originally devised by Botvinick and Cohen. It will also investigate how such an experience can be applied, for instance, to the treatment of phantom limb pain.

In this experiment, participants are asked to rest one arm on a table and a box is placed over it, occluding the limb from being visible. However, the other side is open, and a fake rubber hand is placed in direct sight.

As participants stare at the life-sized model, both appendages are lightly stroked with two paintbrushes in synchrony over a period of 10 min.

Afterwards, they are asked to complete a short survey about their experiences—rating how much they agree or disagree with different perceptual effects. Their responses on the sliding scale serve as the dependent variable and ultimately reveal whether or not the illusion was induced.

Participants are expected to feel like the rubber hand was their own during the brushing period. Yet, they are not expected to think that it looks similar to their own in appearance. Thus, vision plays an important role in our sense of touch and body position, but these do not influence visual representations in the same manner.

In preparation for the experiment, obtain the following materials: a rubber hand, two paint brushes, scissors, tape, and several pieces of cardboard that are 1 ft high by 2 ft long.

First build the occluder box: Take one piece of cardboard and draw a straight line down the middle of the longest side. At the bottom center of each half, cut a circle large enough for a hand and arm to pass through. Then, using tape, attach a second piece at the mid-point to create a divider. Finally, add the last section of cardboard across the top.

Before proceeding, create a survey, like the one used by Botvinick and Cohen, to extensively assess the participants’ subjective experiences.

Now, to begin the experiment, seat the participant at a table in front of the flat side of the occluder box. Have them insert their left arm into the hole directly ahead, and ask them to refrain from moving their arm and fingers as much as possible.

Next, place the rubber arm through the hole on their right side. Instruct the participant to look over the wall of the occluder box and focus on this artificial part.

Then, sit in front of the participant, and use the two paintbrushes to simultaneously touch their real and rubber hand for 10 min. If they react during the brushing period, inform them that such experiences are normal for this experiment.

Following the tactile phase, remove the box and rubber arm from the table, and ask them to complete the survey, rating nine statements on a scale of ‘strongly disagree’ to ‘strongly agree’.

For each participant, determine whether or not the illusion was induced. To accomplish this, examine the surveys individually and initially focus on the first three items.

Notice that the participant shown here strongly agreed that they could feel the brushing on the rubber hand as if it were their own, indicating that their brain was tricked.

To see if proprioception was affected, look at the next four items: Questions 4 through 6 and 8. Note that responses were made towards ‘strongly disagree’, which suggests that they were still very aware of their own arms in space.

Furthermore, from the responses on the remaining questions—7 and 9—the participant also disagreed that the rubber hand began to look like their own in appearance. Overall, these results suggest that although vision influences our sense of touch and body position, the converse does not necessarily hold true.

Now that you are familiar with how to conduct the rubber hand illusion, let’s look at some other ways researchers use it to better understand how the brain integrates information related to vision, touch, and proprioception.

To understand what’s going on in the brain during the illusion, researchers exposed participants to the task while undergoing functional MRI. In this case, the premotor cortex—an area used to control motor actions—was the region of focus.

Activity from the synchronous condition was compared to an asynchronous one—where brushing doesn’t induce the illusion. They found that when the brain was tricked, there was greater activation relative to when it was not deceived.

Such observations suggest that neural activity in the premotor cortex is associated with one’s sense of their own body. Anatomically, this makes sense: the region is connected to visual and somatosensory areas, particularly the posterior parietal cortex, providing an anchor between visual, tactile, and proprioceptive information.

Understanding the neural underpinnings of the rubber hand illusion can also help to treat disorders where body ownership is distorted, as is the case in schizophrenia. In these patients, the illusion is stronger, with faster induction and increased perceptual reports, even during sensory asynchrony.

Interestingly, these effects can be mimicked in healthy individuals by administering drugs like ketamine or amphetamine, providing another approach for studying the neural mechanisms behind body ownership.

Finally, under certain circumstances, the illusion can be used therapeutically to treat individuals with Phantom Limb Pain, which occurs when amputees still have feelings in the body part that no longer exists.

Using mirrors, their brains can be tricked into seeing two complete limbs. This approach could ultimately help to reorganize the connections within the related multi-sensory pathways and alleviate pain.

You’ve just watched JoVE’s video on the Rubber Hand Illusion. Now you should have a good understanding of how to conduct this experiment to investigate the brain’s perception of the body in space, as well as how to interpret survey results from the participants’ experiences. In addition, you should also know more about the brain regions related to body ownership and the complexity involved in multisensory integration.

Thanks for watching!

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