サポートベクターマシンを利用して2次元平面上の固有受容ドリフトのための可視化手法

Summary

この記事では、ミラーの錯覚を使用して機械学習を用いた分析と心理物理手順を組み合わせた2次元平面上に固有受容ドリフトを推定する新規な方法を説明します。

Abstract

固有受容ドリフトは、目に見えない現実の身体から目に見える身体のようなイメージへの身体部分の位置の知覚的な変化であり、所有権の感覚に対する行動相関として測定されています。以前は、固有受容性ドリフトの推定は、高さ、幅、深さなどの 1 つの空間次元に限定されていました。手は3Dで自由に動くことができるため、固有受容性ドリフトを1次元で測定するだけでは、実際の状況でのドリフトを推定するには不十分です。本稿では、客観的な行動測定(手の位置追跡)と主観的現象学的評価(手の位置とアンケートの主観的評価)を高度な機械学習アプローチと組み合わせることで、鏡像錯視を用いて2次元平面上の固有受容ドリフトを推定する新しい方法を提供します。この技術は、所有感や主体性の根底にあるメカニズムの調査を可能にするだけでなく、欠損した手足や麻痺した手足のリハビリテーションや、操作者がシステムを自分の体の一部であるかのように制御する自己身体的なユーザビリティを備えたリアルタイム制御システムの設計ルールにも役立ちます。

Introduction

近年、自己身体の感覚や経験についての研究、つまり、自分の体は、実施形態の文脈で増加しています。実施形態は、このような、到達把握、および触れるとして、環境と相互作用することができる物理または仮想ボディを持つのアイデアや概念を指します。例えば、人間がオブジェクトまたはこの場合、自分の腕と手で、自分自身の体を動かすことにより、環境に位置し、別の人間に触れることができます。今日では、この相互作用または通信は、自分の自然な体の使用に限定されるものではありません。本発明と仮想世界におけるヒト様ロボットやアバターの開発のために、自然の人間の体は、そのような仮想現実でヒューマノイド、遠隔制御ロボット、電動プロテーゼ、またはコンピュータグラフィックスアバターとして、人工体によって置換することができます。例えば、研究者があっても、ロボをそのオペレータの機械本体を介してロボットの前方に配置されたオブジェクトを「掴む」ことができるロボットを開発しましたトンは、作業者の身体の位置^1,2から遠く離れて配置されています。人間は体が事業者の自己身体の帰属を開催する人工体を介してアクションを実行することができれば、この例と同様に？

私たちは簡単に人工的な、非肉と骨本体に私たち自身の自然な身体からの「自己」の帰属や投影上のこの議論に関連するトピックを見つけることができます。一例としては、医療分野で見つけることができます。例えば、医学的リハビリテーションの分野では、治療は、ミラーを使用して「....

Protocol

実験のすべての側面は、東京工業大学の倫理委員会によって承認されました。

1.実験のセットアップ

1. 固有受容ドリフトを測定するための材料とセットアップ。
   1. 垂直方向に100×100センチのプレート（ 図1）を保持することができるスタンドを取得します。
   2. 参加者が実験中に快適に座ることができた椅子を取得します。
   3. 100×100センチのアクリルミラーとマット黒板を取得します。
   4. 参加者の右手の位置を追跡する位置追跡（例えば、SLC-C02、Cyverse）を取得します。空間分解能はサンプリング十分な数の機械学習のために使用することができるように約1.5mmであるべきです。
   5. （ステップ1.1.11と3.2.6を参照）は、それぞれ、スタンドと参加者の右手の位置を示すために使用される赤外線LEDや再帰反射マーカーを取得します。
   6. 参加者の応答のためのフットペダルを取得します。
   7. 記録し、同時に参加者の応答と右手の位置を表示し、フットペダルが押されたときに、参加者の応答のフィードバックとしてビープ音を再生することができますカスタムメイドのプログラムを作成します。これらの実験では、参加者の右の手の位置は、製造業者の指示に従ってモータキャプチャ装置と特注のプログラムを用いて収集しました。
      注：前の紙¹⁶によると、プログラムは、ソフトウ....

Results

以前の研究からの代表的な結果を方法^16を例示するために提示される。 図3（a）は、視覚的な参加者が左右の手の位置との間の空間オフセットを検出することができなかった領域の形状は（ミラー）との条件間で異なっていることを示しており、（黒板）なしフィードバック図3Bは、視覚的なフィードバックとの条件で、その領域のサイズは視覚的なフィードバック（ウィルコクソンの符号順位検定：Z = -2.803、P = 0.005）なし条件よりも有意に大きい示しています。これらの結果は、必要な自己受容ドリフトが方向によって約10cmと、この値の変化（ 図3と図 4）で維持するために、視覚と固有受容フィードバックの間のオフセットことを示唆しています。垂直水平オフセットよりも大きく見えたオフセット。 図5は 、質問票スコアFの垂直方向と水平方向の空間的な分布または身体の所有権と代.......

Discussion

私たちは、SVMを使用してミラー錯覚の間に2次元平面内で固有受容ドリフトを推定すると、所有権と代理店の感覚のためのアンケートの回答と結果を比較する方法を示しています。この新規な方法は、固有受容性ドリフトが約10cmであり、これは密接にオフセット所有権や代理店の感覚を維持するために必要なオフセットと重なっていることを維持するために、視覚と固有受容フィードバックとの間のオフセットを必要とすることを明らかにしました。

彼らの注意について参加者に指示、この方法の最も重要なステップは、3.2.5で説明されていることに注意してください。参加者が主観的に、彼らは自分の体にもっと注意を払っていることを報告したときに、以前のパイロット研究¹⁶では、ミラーリングされた手の画像による視覚捕獲の効果はほとんど認められませんでした。注意がこの現象に寄与するかどうかはまだ不明です。注意と当事者意識と代理店との関係はめったにありません制御したり、参加者の関心を測定するための難しさに起因して議論されて。我々の知る限りでは、直接所有権の感覚に注意の効果を調べた唯一の研究で²²

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
アクリックミラー
マット黒板
オーダーメイドスタンド			/i> ウッドポールまたはPVC(ポリ塩化ビニル)パイプ
フットペダル	P.I.エンジニアリング	クラシックXキーUSB、PS/2フットペダル	その他のレスポンスデバイスもご用意しています。
ポジションセンサー	CyVerse	SLC-C02	その他のポジションセンサーもご用意しております。
カスタムメイドの再帰反射マーカー		モーションキャプチャベンダーが提供するマーカーが利用可能です。
ノイズキャンセリングヘッドフォン	Bose	静かな快適3	他のヘッドフォンが利用可能です。
PC	マウスコンピュータ	NG-N-i300GA	その他のPCも使用可能です。