Mano virtuale con movimento ambiguo tra sé e altra origine: senso di proprietà e agenzia "altri prodotti"

Come si percepiscono il proprio corpo o le azioni che si sono svolte come proprie? Queste sensazioni costituiscono la nostra autocoscienza corporea e la nostra esperienza. Tale problema, in particolare in termini di "io minimo", è stato considerato come un senso di proprietà (SoO), il senso di sentire il corpo come il proprio e un senso di agenzia (SoA), il senso di paternità sul movimento corporeo¹. Molti studi su SoO/SoA sono stati basati sul modello di comparatore^2,in cui le azioni sono sottoposte a processi di^{confronto interno 3,4,5,6}. Il modello di comparatore descrive un loop feed-forward che collega l'intenzione con una previsione del proprio movimento e un ciclo di feedback relativo al feedback sensoriale alla previsione; questi cicli sono stati riconosciuti come SoA e SoO, rispettivamente^1,6.

Come mezzo di indagine sperimentale, sono state utilizzate illusioni sul trasferimento del corpo. Un approccio tipico è l'illusione della mano di gomma (RHI), in cui l'accarezzamento sincrono delle mani nascoste dei partecipanti e delle mani finte situate di fronte a loro evoca la proprietà illusoria della mano^{finta 7}. Mentre l'RHI originale si riferisce solo alla SoO, le recenti implementazioni della RHI dotate di una mano mobile hanno permesso di valutare il meccanismo di SoA come fornire esperienze di loop feed-forward corrispondenti ai partecipanti. Sebbene soo e soa coincidano nel comportamento^{normale 1}, possono essere indipendenti l'uno dall'altro ed entrambi possono essere evocati separatamente. Ad esempio, se ai partecipanti viene mostrato un avatar, sentono solo un SoO debole ma non un SoA, o se i partecipanti vedono la mano nascondere il pollice dal punto di vista di una terza persona, sentono solo un SoA ma non un SoO⁸. Un SoO suscitato da una SoA è stato anche riportato⁹, e la relazione tra i due e come entrambi insieme producono coscienza corporea sono ancora domande aperte.

Sebbene SoA sia un termine ampio, è comunemente considerato come una sensazione di azione generata mentre si distacca dal mondo esterno. In questo senso, al fine di valutare la SoA sperimentalmente, si presume che i partecipanti stessi manipolano il corpo reale o il corpo falso, ad esempio, utilizzando un'immagine della mano proiettata su uno^{schermo 10,}una mano finta situata su un palo^{di legno 11,}o una mano situata su una copertura sopra la mano del^{partecipante 12,13}. In questi studi, quando la mano falsa visibile è stata sincronizzata con il movimento generato dai partecipanti, è stata confermata l'emergere della SoA. Inoltre, quando i movimenti sono stati generati esternamente non da un partecipante ma da uno sperimentatore che utilizza una connessione fisica alla mano, è stato confermato che l'assenza della SoA poteva verificarsi, mentre il SoO è stato mantenuto. In tali studi, una coppia di assenze e presenza dell'agenzia è stata implementata da una coppia di altri movimenti di auto-origine per il partecipante.

Sorge la domanda: l'assenza della SoA implica che il movimento del corpo è fatto da altri tranne quello? C'è una netta separazione tra me e gli altri? Tuttavia, io stesso potrei coinvolgere l'incoscienza che potrebbe essere altrui in me stesso. Per quanto riguarda l'incoscienza, non si può determinare se un movimento ha origine dal proprio sé o da altri. Sebbene la sensazione di convulsione autonoma sia destinata ad essere rilevante per l'incoscienza, le precedenti configurazioni sperimentali non hanno prestato attenzione all'ambiguità del sé e degli altri. Per coinvolgere il movimento inconscio in un esperimento, è necessario implementare una mossa virtuale che non può essere facilmente determinata come originata dal partecipante o da altri. Tale ambiguità del partecipante e di altri si osserva anche nella discussione sul "potenziale di preparazione"¹⁴. Il potenziale di prontezza che precede il libero arbitrio e la coscienza intenzionale può essere paragonato ad altri e a me in un cervello,^{rispettivamente 15}. In altre parole, il sé e gli altri in se stessi sono inseparabili l'uno dall'altro. Infatti, dal punto di vista comportamentale, è stato sottolineato che SoA potrebbe essere acquisita in modo postdictive^16,17. Considerando che la nostra SoA o autocoscienza corporea potrebbe essere acquisita in una tale ambiguità di sé / altro, mentre precedenti ricerche su SoO / SoA sono state effettuate dopo averle rendendole percettivamente distinguibili, è necessario indagare che tipo di esperienza soggettiva si verifica quando entrambe le parti sono ambigue.

Qui, introduciamo un protocollo che ci consente di valutare gli effetti SoO / SoA su una mano virtuale con lievi movimenti in modo tale che non è chiaro se il movimento sia auto-o di altro tipo. In particolare, utilizzando la realtà virtuale (VR), i nostri partecipanti sono stati fatti vedere una mano virtuale dal punto di vista della prima persona attraverso un display montato sulla testa (HMD) senza dire a chi appartiene la mano. Alla loro mano è stato dato uno stimolo tattile (accarezzando con un pennello) in sincronia con il movimento del pennello sulla mano mostrato in HMD, e poi, dopo un minuto, le dita nel video iniziano improvvisamente a muoversi lentamente. Per confronto, abbiamo condotto sei prove per ogni partecipante, seguendo tre condizioni (in duplicato): nessun movimento della mano, movimento lento (ambiguità tra auto- e altra origine) e movimento veloce (chiaramente non auto- ma altra origine). Per valutare la SoO, sono state adottate misurazioni della risposta alla conduzione cutanea (SCR). Il cambiamento nell'SCR durante una presentazione di una minaccia è stato utilizzato come indicatore di sé^{corporeo 18,19,20}, in quanto fornisce una stima online e obiettiva. In questo studio, abbiamo definito SCR derivante da una minaccia di coltello a seguito del movimento della mano come l'intensità della SoO^18,19. Inoltre, per valutare la SoA, sono stati raccolti rapporti soggettivi utilizzando interviste faccia a faccia dopo tutte le procedure RHI. Qui, si potrebbe supporre che un movimento così ambiguo tra sé e l'altra origine farebbe sì che il movimento corporeo proveniente da un altro sia percepito come proprio del partecipante. Tale riscrittura della relazione causale in SoA non può essere catturata dal metodo prestabilito per valutare semplicemente la coerenza tra la propria intenzione e la propria azione. Pertanto, mentre negli studi RHI convenzionali, ai partecipanti è stato richiesto di segnare dichiarazioni date che descrivono la^{sensazione 13}, questo protocollo consente ai partecipanti di descrivere le loro sensazioni con le proprie parole. Dopo che i rapporti soggettivi sono stati raccolti in questo modo, vengono preparati i passaggi per classificarli e valutarli. Queste serie ci permettono non solo di determinare se SoA fosse presente o assente, ma anche di osservare come le loro sensazioni, che sono state accettate come la loro esperienza, differivano dalla SoA stereotipata.

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati per seguire il Codice Etico della World Medical Association (Dichiarazione di Helsinki) e approvati dal Comitato Etico Indipendente dell'Università di Tecnologia di Nagaoka. Non sono state raccolte informazioni identificative dagli studenti universitari. Ai partecipanti sono state fornite informazioni dettagliate sugli esperimenti prima della partecipazione e sono stati tenuti a firmare una dichiarazione di accettazione scritta. Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutte le materie ed è stato memorizzato presso l'Università di Tecnologia di Nagaoka.

1. Preparazione di sette tipi di video

NOTA: In totale, creare sette video per una sessione pre-sperimentale (un video) e per sessioni sperimentali in condizioni "stabili", "lente" e "veloci"(Figura 1) per ogni genere (tre volte due video).

1. In una sala esperimenti, impostare un tavolo e due sedie, un poggiamani (circa 35 x 60 cm di cuscino bianco inclinato di circa 25 gradi) e un display sul tavolo(Figura 2). Contrassegnare queste posizioni per essere in grado di riprodursi con precisione nella sessione sperimentale.
2. Posizionare una fotocamera a 360° a livello degli occhi quando i partecipanti sono seduti sulla sedia (Figura 2).
3. Inizia a registrare la fotocamera senza nessuno nel video per circa 20-30 s per una sessione pre-sperimentale per garantire una visibilità ragionevole per ogni partecipante.
4. Affinché il video mostri i partecipanti maschi, lascia che uno sperimentatore maschio (sperimentatore A) indossi un camice da laboratorio, si sieda sulla sedia e metterlo sulla mano sinistra sul poggiamani con il palmo in su, facendo attenzione che le dita non si tocchino a vicenda né tocchino il riposo della mano.
5. Riproduci un tono di riferimento a 4 battiti da 60 bpm utilizzando un'applicazione metronomo e uno smartphone.
6. Lasciare che un altro sperimentatore (Sperimentatore B) si sieda di fronte all'sperimentatore A, con un pennello in mano a Experimenter B (Figura 3).
7. Inizia a registrare la fotocamera per il video per utilizzare la condizione "stabile".
8. Usando il tono di riferimento, lasciate che lo Sperimentatore B accarezza tutte le dita dello Sperimentatore A per 80 s. Allo stesso tempo, lasciate che lo Sperimentatore B memorizza la traiettoria per riprodurla in seguito.
9. Dal terzo sperimentatore, mostra un'azione che appare un coltello da cucina di circa 30 cm (lama di 20 cm), taglia il polso sinistro dello sperimentatore A e scompare, prendendo 5 s(Figura 4).
10. Dopo 5 s di durata del margine, arrestare la fotocamera.
11. Inizia a registrare la fotocamera per il video per utilizzare la condizione "lenta".
12. Ripetere il passaggio 1.8 modificando la traiettoria del pennello per evitare la monotonia.
13. 60 s dopo l'inizio, lasciare che Experimenter A si chiudi e apra le cinque dita a una velocità lenta costante per 20 s (20 s/close e open cycle, circa 1,3 mm/s; Figura 5(A)).
14. Ripetere i passaggi 1.9 e 1.10.
15. Inizia a registrare la fotocamera per il video per utilizzare la condizione "veloce".
16. Ripetere i passaggi da 1,12 a 1,14 modificando la velocità delle dita da lenta a veloce (2 s/ciclo aperto e chiuso, circa 35 mm/s; Figura 5(B)).
17. Ripetere i passaggi da 1.4 a 1.16 passando da uno sperimentatore A maschio a uno sperimentatore femmina A per produrre altri tre video per le partecipanti femminili.
18. Rimuovere la fotocamera. Controlla che i video non divergano dal mondo reale, usando l'HMD e sedendo la sedia e mettendo la mano sinistra sul poggiamani.
19. Se necessario, esercitati a riprodurre con precisione la traiettoria del pennello.

2. Procedura sperimentale

1. Usa più di 18 partecipanti che sono adulti sani (età approssimativa di 18-25 anni e un rapporto di genere del 50% sono migliori) senza storia di malattia principale e ingenua all'esperimento e parlando la stessa lingua madre per raccogliere rapporti soggettivi. Sperimenta con ogni partecipante separatamente.
2. RHI con/senza sessioni di movimento delle dita e misurazioni SCR
   1. Eseguire i passaggi seguenti che includono il ruolo di interazione con il partecipante da parte dello stesso sperimentatore con lo stesso aspetto dello sperimentatore B nei video da utilizzare. Utilizzare l'assistenza, se necessario.
   2. Chiedi a un partecipante di indossare un camice da laboratorio e sedersi sulla sedia. Collegare gli elettrodi Ag-AgCl collegati a un dispositivo di acquisizione dati SCR all'indice e alle dita anulare della mano destra del partecipante dopo aver lucidato tali dita. Tieni giù la mano senza toccare nulla. Impostare la frequenza di campionamento su 500 campioni/s e iniziare a registrare i dati SCR.
   3. Dare al partecipante le seguenti tre istruzioni:
      1. "Il tuo compito è mettere la mano sinistra sul poggiamani con il palmo rivolto verso l'alto e mantenere la mano stabile"
      2. "Per favore, prova a rilassarti."
      3. "Quando indossi l'HMD, guarda la mano sinistra".
   4. Fare in modo che il partecipante indossi un HMD con uno schermo nero. Specchiare lo schermo dell'HMD sul display sul tavolo fino alla fine dell'esperimento.
   5. Mostra il video per la sessione pre-sperimentale sull'HMD dopo averlo annunciato. Chiedi al partecipante di guardarsi intorno e assicurarsi che la vista sia naturale. Se qualcosa non va, regola l'HMD o l'altezza del sedile fino a quando il partecipante non è a suo agio.
   6. Mostra uno schermo nero sull'HMD e chiedi al partecipante di mettere la mano sinistra sul poggiamani con il palmo verso l'alto. Aiuta il partecipante e fai attenzione che le dita non si tocchino o che la mano si riposi.
   7. Siediti di fronte al partecipante con cuffie e un pennello. Preparati per un video per una delle tre condizioni con la mano sinistra dello stesso sesso del partecipante.
   8. Inizia la prima prova con una condizione selezionata casualmente tra i tre. Dopo aver annunciato l'inizio della sessione, avviare il video. Spazzolare la mano sinistra del partecipante con lo stesso tempo e la stessa posizione che sta guardando, controllando il display a specchio sulla scrivania e il tono di riferimento, fino a quando il coltello non taglia (Figura 3(B)).
   9. Mostra una schermata nera sull'HMD 2 minuti per consentire a SCR di tornare alla normalità.
   10. Ripetere i passaggi da 2.2.8 a 2.2.10 per le restanti cinque volte (per un totale di sei volte; due prove di ciascuna delle tre condizioni) in ordine casuale. Chiedi al partecipante dopo ogni due prove se c'è qualcosa che non va nella condizione fisica.
   11. Interrompere la registrazione dei dati SCR. Rimuovere il dispositivo di acquisizione dati HMD e SCR.
3. Interviste faccia a faccia: poni le seguenti domande al partecipante e raccogli le risposte oralmente durante la registrazione.
   1. Chiedi "Hai visto che la mano era spostata?" [Q1: Per la conferma]
      Se la risposta non è "Sì", vai al passaggio 2.3.4.
   2. Chiedi "Hai visto il movimento delle due velocità? [Q2: Per la conferma]
      Se la risposta non è "Sì", vai al passaggio 2.3.4.
   3. Chiedi "Cosa ne pensi del movimento delle mani più lento?" [Q3: Per la valutazione soa]
   4. Chiedi "Potresti dirmi se hai sentito qualcosa durante l'esperimento." [Q4: Rapporto gratuito]

3. Analisi dei dati

1. Dati SCR
   1. Identificare gli SSR per ogni prova nel modo^{seguente 19,21,22}: la differenza di ampiezza tra il valore massimo e minimo che si è verificato durante tutti i 2-10 s negli ultimi 5 s (minaccia coltello; per la valutazione di SoO) e immediatamente dopo 5 s.
   2. Calcolata l'entità delle ampiezze secondo un metodo prestabilito²³ come:
      
   3. Condurre il test Shapiro-Wilk su tutti i dati. Se si conferma che alcuni dati non sono stati normalmente distribuiti, utilizzare test statistici non parametrici per elaborare i dati; in caso contrario, utilizzare test statistici parametrici. In tutti i test statistici, impostare alpha al 5%.
   4. Valutare la differenza tra le tre condizioni con un confronto multiplo.
2. Interviste faccia a faccia
   1. Dividi i dati di coloro che hanno risposto "No" a Q1 e /o 2.
   2. Confronta le risposte al terzo trimestre con le seguenti tre affermazioni che sono state utilizzate per misurare la SoA dei partecipanti nello studio RHI¹³.
      Dichiarazione 1: La mano si muoveva proprio come volevo, come se obbedisse alla mia volontà.
      Dichiarazione 2: Mi sentivo come se potessi controllare i movimenti della mano.
      Dichiarazione 3: Mi sentivo come se potessi causare il movimento che ho visto.
   3. Classificare le risposte al terzo trimestre da un riepilogo di ciascuna e analizzare la tendenza generale.

I partecipanti erano 21 studenti sani (undici maschi; età media 21,1 anni, range 20-23; 18 destrimani) reclutati presso l'Università di Tecnologia di Nagaoka. Tutti i partecipanti erano ingenui ai compiti sperimentali e ai madrelingua giapponesi. Sono stati utilizzati i dati di 19 partecipanti, compresi quelli che non hanno mostrato risposta (una "risposta nulla"), ma i dati di 2 partecipanti sono stati esclusi a causa di problemi alle apparecchiature.

Come risultato del nostro studio, i valori SCR con una minaccia di coltello non hanno mostrato differenze significative tra le tre condizioni (lento vs stabile: p = 0,829, t = 0,581; lento vs veloce: p = 0,872, t = 0,499; e veloce vs stabile: p = 0,988, t = 0,145, test acciaio-dwass; Figura 7(A)). Questo risultato dovrebbe essere riconosciuto come negativo alla nostra ipotesi che il rapido movimento della mano mostrata eliminerebbe gli SCR, vale a dire l'intensità di un SoO illusorio. Tuttavia, quando l'SCR del primo e del secondo duplicato è stato confrontato per ogni condizione, una significativa diminuzione dell'SCR è stata osservata solo nella condizione con movimento veloce (lento: p = 0,984, z = 0,0197; stabile: p = 0,922, z = 0,0983; e veloce: p = 0,0181, z = 2,36, test di rango firmato Wilcoxon; Figura 7(B)). Ciò indica che se si ripetono evidenti movimenti (veloci) non predetto, l'illusorio SoO scomparirebbe, ma se i movimenti sono lenti, allora la SoO sarebbe mantenuta allo stesso livello di quella per nessun movimento.

Per le interviste faccia a faccia, tutti i partecipanti hanno risposto "Sì" sia al Q1 che al 2; pertanto, è stato confermato che tutti hanno osservato movimenti lenti dai loro occhi. Dopo averlo confermato, si potrebbe valutare che le loro risposte al terzo trimestre non includevano le dichiarazioni 1-3. Le risposte possono essere suddivise nei seguenti quattro tipi (tabella 1). Tipo 1: sei partecipanti hanno risposto "Non mi sono muovi" con la propria mano. Tipo 2: Altri sei risposero con "Pensavo che la mia mano si muovesse senza la mia volontà" o l'equivalente. Tipo 3: otto risposero con "Sono stato disegnato per essere spostato. " o l'equivalente. Tipo 4: tre sostenevano "la sensazione di muovere le dita". La risposta di un partecipante includeva sia i tipi 2 che 3, un altro includeva sia i tipi 2 che 4, un altro includeva entrambi i tipi 2, 3 e 4 e il resto conteneva solo uno dei tipi 1-4. I tipi 1, 2 e 3 chiaramente non sono coerenti con nessuna delle affermazioni 1-3 in termini di negazione della volontà di spostare la mano. Inoltre, il tipo 4 non include la causalità; pertanto, è anche incompatibile con una qualsiasi delle dichiarazioni 1-3. Nel complesso, i risultati suggeriscono che nessuno dei partecipanti ha evocato la SoA in senso convenzionale. Inoltre, si può considerare che mentre il Tipo 1 ha semplicemente negato la loro SoA, i tipi 2-4 hanno indicato i loro atteggiamenti per sovrapporsi al movimento corporeo osservato che è stato generato esternamente. Ad esempio, il tipo 2 accettò il movimento osservato come proprio, riconoscendo che non era accompagnato dalla loro volontà. Il tipo 3 ha menzionato la loro motivazione a portare coerenza con il movimento di altra origine osservato, cioè tale movimento esterno era suscettibile di causare la loro azione. Il tipo 4 ha richiesto una sensazione di feedback sensoriale, nonostante fosse consapevole della mancanza della loro volontà o della loro azione. Nel complesso, 13 partecipanti su 19 hanno descritto l'evento osservato come la propria esperienza, che è stata formata dall'altra SoA originata piuttosto che dal rifiuto della SoA.

Figura 1: Diagramma di flusso procedurale per una prova nell'esperimento RHI. In tutte e tre le condizioni, una prova è stata completata entro gli anni '90. Gli SSR sono stati identificati da 80 a 90 s in ogni prova. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Configurazione preparata. Configurazione dei passaggi da 1.1 a 1.17, preparazione dei video. Una fotocamera a 360° si trova nel punto di vista dei partecipanti. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Fotogramma di un video mostrato ai partecipanti. Ad ogni partecipante viene mostrata una mano virtuale che si trova nello stesso posto della propria mano reale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: L'evento di minaccia del coltello. Per la misurazione SCR, 80 s dopo l'inizio della prova, appare un coltello da cucina, scivola sulla mano mostrata e viene rimosso. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: I movimenti vicini e aperti della mano virtuale. 60 s dopo l'inizio della prova, la mano aperta mostrata ai partecipanti inizia a chiudersi a una velocità costante, prendendo 10 s nelle condizioni lente (A) o 1 s nella condizione veloce (B). Poco dopo, si apre alla stessa velocità. Nella condizione veloce, questa azione viene ripetuta 10 volte. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Configurazione sperimentale. La configurazione per condurre le prove. I partecipanti affrontano lo stesso sfondo e lo sperimentatore nella configurazione effettiva come nel video. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 7: Boxplot dell'SCR medio che segue la minaccia del coltello per prove che non comportano movimenti della mano (stabili) o movimenti lenti o veloci delle mani. (A) Divisione in tre gruppi e (B) in sei gruppi (separati la prima e la seconda prova). Le barre di errore indicano deviazioni standard. Quando i risultati del primo e del secondo round sono stati combinati e sono stati eseguiti confronti multipli in ciascuna delle tre condizioni, non è stata riscontrata alcuna differenza significativa in nessuna coppia. Questo risultato contraddice la nostra ipotesi che il movimento rapido della mano mostrata eliminerebbe SCR (l'intensità del SoO illusionale) perché era lo stesso livello degli altri due. Tuttavia, quando testato tra la prima e la seconda prova all'interno di ciascuna condizione, è stata osservata una differenza significativa solo nella condizione veloce (la prima vs la seconda prova in condizioni di digiuno; p < 0,05, test di grado firmato Wilcoxon). Inoltre, nelle prove con movimento lento e nessun movimento (stabile), sia la prima che la seconda prova mostravano alti valori SCR che non erano significativamente diversi. Ciò suggerisce che mentre era in condizioni di digiuno, l'SCR del secondo studio non è stato mantenuto allo stesso livello di quello del primo, nelle condizioni lente e stabili, l'SCR è stato mantenuto anche se l'evento è stato ripetuto due volte. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Tabella 1: Il risultato della digitazione delle risposte al terzo trimestre da un riassunto di ciascuno di essi. Q3, la domanda per valutare l'illusoria SoA, "Cosa ne pensi del movimento della mano più lento?", è stata posta dopo aver confermato che i partecipanti avevano osservato il lento movimento della mano. Tre partecipanti (a, b e c) hanno effettuato più descrizioni. Nel complesso, non esiste un tipo di risposta che includa le istruzioni che corrispondono alla definizione di SoA. Inoltre, i tipi 2-4 mostrano vari atteggiamenti verso l'accettazione del movimento osservato come il proprio movimento, pur riconoscendolo come proveniente da altri paesi.

Gli autori non hanno nulla da rivelare.