이 문서에서는 거울 환상을 사용하여 기계 학습을 이용하여 분석으로 정신 물리학 절차를 결합하는 2 차원 평면 상에 고유 수용성 드리프트를 추정 할 수있는 새로운 방법을 설명합니다.
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이 문서에서는 거울 환상을 사용하여 기계 학습을 이용하여 분석으로 정신 물리학 절차를 결합하는 2 차원 평면 상에 고유 수용성 드리프트를 추정 할 수있는 새로운 방법을 설명합니다.
고유 수용성 부동(Proprioceptive drift)은 보이지 않는 실제 신체에서 눈에 보이는 신체와 같은 이미지로의 신체 부위 위치의 지각적 변화로, 소유권에 대한 행동 상관 관계로 측정되었습니다. 이전에는 고유 수용성 드리프트의 추정이 높이, 너비 또는 깊이와 같은 하나의 공간 차원으로 제한되었습니다. 손은 3D에서 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 한 차원에서만 고유 수용성 표류를 측정하는 것만으로는 실제 상황에서 표류를 추정하기에 충분하지 않습니다. 이 기사에서는 정교한 기계 학습 접근 방식을 통해 객관적인 행동 측정(손 위치 추적)과 주관적인 현상학적 평가(손 위치 및 설문지에 대한 주관적인 평가)를 결합하여 거울 착시를 사용하여 2D 평면에서 고유 수용성 드리프트를 추정하는 새로운 방법을 제공합니다. 이 기법은 주인 의식과 주체 의식의 근본적인 메커니즘을 조사할 수 있을 뿐만 아니라 실종되거나 마비된 팔다리의 재활과 작업자가 시스템을 마치 자신의 신체 일부처럼 제어하는 자율적인 사용성으로 실시간 제어 시스템의 설계 규칙을 지원합니다.
최근 들어, 센스 또는 자신의 몸 자체 본체의 경험 연구는 실시 형태의 컨텍스트에서 증가하고있다. 실시 예 아이디어 또는 도달 파악하고, 감동으로, 환경과 상호 작용할 수있는 물리적 또는 가상 신체를 갖는 개념을 의미한다. 예를 들어, 인간은이 경우 자신의 팔과 손에 자신의 몸을 이동하여 환경에 위치 개체 또는 다른 사람을 터치 할 수 있습니다. 요즘, 이러한 상호 작용하거나 통신은 자신의 자연 체를 이용하는 것에 한정되지 않는다. 발명 가상 세계의 인간과 같은 로봇이나 아바타의 발전으로 인해 천연 인체는 가상 현실 인간, 원격 제어 로봇, 전기 보철물이나 컴퓨터 그래픽 아바타 인공 기관에 의해 치환 될 수있다. 예를 들어, 연구원들은 심지어 로보 경우, 그 오퍼레이터 "이해"할 수있는 객체가 기계 본체를 통해 로봇의 전면에 배치 된 로봇 개발t은 작업자의 신체 위치 1,2에서 멀리 배치됩니다. 인간은 인공 신체를 통해 작업을 수행 할 수 있다면이 예와 유사하게, 어떤 기관은 운전자의 자기 신체의 속성을 보유까요?
우리는 쉽게 인공 비 살과 뼈의 몸에 우리 자신의 천연 바디에서 "자기"의 속성 또는 돌출부에이 토론에 관련 항목을 찾을 수 있습니다. 일례는 의료 분야에서 찾아 볼 수있다; 예를 들어, 의료 재활 분야에서 환자의 자기 몸의 감각이 거울을 사용하여 "트릭"치료는 통증을 줄이고 누락 또는 마비 된 사지의 운동 기능 향상을위한 탐구 거울 요법 3-6 호출되고있다. 이 치료에 영향을받지 신체의 일부 또는 사지의 미러 이미지가 누락되거나 마비 된 사지가 거울에 표시되는 하나에 해당하는 믿기로 환자의 뇌를 오도 할 수 있으며이 여전히 있다는 느낌을 초래할의 이전 상태 (즉, 사고 전). 그것은이 환상 신체 표현과 관련된 뇌의 탄력성에 미치는 영향을 논의 아직도있다. 천연 신체 토론 이러한 유형 외에도 공학의 분야에서, 특히 인간의 상호 작용 시스템 설계 문제의 실시 예에 유사한 논의를 찾을 수있다. 인공 또는 가상 신체에 대한 자기의 감각이 잘 텔레프레즌스, 뇌 - 기계 인터페이스, 뇌 - 컴퓨터 인터페이스 1,2,7-9의 맥락에서 연구되고있다. 일부 연구자는 로봇가 위치되는 위치를 조작자의 손의 로봇 핸드의 촉감을 전송할 수있는 인간과 로봇은 작업자의 로봇을 자기 신체의 의미뿐만 아니라 장소하다는 의미를 캡처 할 수 있다고보고 오히려 운전자가 실제로 존재하는 것보다, 텔레 존재 일을했다. 다른 연구자들은 가상 아바타 강한 운전자의 신체의 움직임을 반영하는 것으로보고LY는 가상 신체 9 운영자의 자신의 몸에서 자기 몸의 운전자의 감각을 전달한다. 이러한 결과는 사용자가 인위적 본체에 직접 접속하지 않더라도, 그러한 가상 현실의 인간, 원격 제어 로봇, 전기 보철물이나 컴퓨터 그래픽 아바타 인공 본체에 자기 신체의 감각을 투사하는 방법을 나타내는 그들의 뇌와 몸.
비 육체 앤 피를 자기 몸의 감각이 유형에 기초 과학 연구는 인공 신체와 같은 개체는 고무 손 환상 (RHI) 10-13 거울을 사용하여 자기 몸의 경험을 기본 뇌 메커니즘을 조사 환상 (MI) 의료 공학 분야뿐만 아니라 정신 물리학 및 신경 심리학에 14-16. RHI는 고무 손이 자신의 몸에 속하고 동시에 볼 고무 손과 참가자의 가려진 손을 쓰다듬어에 의해 유발되는 느낌이다. 심근 경색, 손 심상에서midsagittal 축을 따라 배치 된 거울에 GE는 시각적으로 눈에 보이지 않는 반대 손의 참가자의 인식 위치를 캡처합니다. 한편 반사 이미지가 보이지 반대 손 것처럼 또한, 반사 보이지 않는 손의 움직임을 동기 강한 느낌을 불러 일으킨다. 이러한 환상의 조사에 따르면, 멀티 모드 정보 및 예측 및 신체의 움직임에 대한 감각 피드백 간의 일관성은 자기 신체 속성의 판정에 대한 중요한 역할을하는 것으로 보인다. 과학자들은 속임수 존재의 우리의 감각을 기본 또는 일부 인공 객체 나 이미지가 주관적으로 우리 자신의 신체 일부가, 그리고 우리의 자기 몸의 감각이하는 것을 할 수 있다고 믿는 뇌 메커니즘을 조사하기 때문에,이 두 환상은 간단하지만 강력한 증거와 도구가 될 수 있습니다 우리의 자연적인 육체에 묶여 필요가 없습니다.
위에 나열된 모든 연구에서, 토론은 "자기"consisti의 개념을 기반으로하고있다소유권의 감각 기관의 감각 : 철학자 갤러거 (17)에 의해 제안 된 감각의 두 가지 유형의 NG. 소유권의 의미는 관찰 신체 부위 하나의 자신 인 감각을 의미한다. 기관의 감각은 몸의 움직임 자체 발생되는 감각에 해당합니다. 이 두 감각은, 자기 (16)의 즉각적인 감각 최소한의 자기로 정의된다. 소유권 기관의 감각이 개념에 따르면, 손상된 천연 가상 및 기계 본체의 「자동」의 속성은 동일한 인덱스에 의해 평가 될 수있다. 과학적 평가 본 느낌을 사용하기 위해서는, 질문 견고 소유권 기관의 감각 측정 방법 생긴다. 현재 소유권 및 기관의 감각의 추정은 주로 원래 Botvinick (9)에 의해 제안 된 설문 조사에 의존하고있다. 설문지 외에도 정량 방법들을 측정하도록 시도 할 수있다. 예를 들어, 피부 콘ductance 응답 (SCR)는 고무 손을 갑자기 칼 (18)에 의해 차단되는 경우의 소유 생리 지표로서 사용되어왔다. SCR을 피부의 전기적 특성을 측정함으로써 계산 각성 19 민감하고 유효한 지표이다. 이 방법은 일반적으로 참가자 당 하나의 시험에 적용되기 때문에, 측정 SCR 참가자 내에서 반복 측정을 요구하는 정신 물리학 실험 기간 동안 물리적 지표로 적합하지 않습니다. 소유권의 의미에 대한 성공적인 행동 인덱스 중 하나는 고유 수용성 드리프트이다. 고유 수용성 드리프트는 고무 제 보철물이나, 손 모양 물체의 위치를 향해 보이지 실제 손의 인식 위치의 변화 컴퓨터 그래픽 10-13. 이러한 변화는 보이지 실제 손과 손의 시각적 이미지, 고유 수용성 드리프트 나 사이의 거리를 측정하여 반복하고 견고하게 예상 할 수 있기 때문에정신 물리학 측정을위한 사 적합한 물리적 인덱스입니다. 그러나, 이러한 사용은 최근의 논의는 고유 수용성 드리프트는 항상 소유 (12)의 행동의 지표로 사용할 수 있는지 의문 때문에주의 깊게 평가 될 필요가있다.
일반적으로, 고유 수용성 드리프트 예컨대 높이, 너비 또는 깊이로 세 방향의 한 측정된다. 고유 감각 드리프트 때문에 거의 추정 다차원 데이터를 시각화하는 어려움에 여러 방향에서 측정되지 않았다. 이 계측 한계 실험 조건을 용이하게 설계 및 치수 측정을 제한하도록 제어 될 수 있기 때문에, 감각적 인 정보를 처리하는 메커니즘을 탐구하는 기초 연구에 중요하지 않다. 그러나 일상 생활에서, 우리의 손은 우리의 의도를 따라 3D로 자유롭게 이동합니다. 이러한 상황에서, 설문 심하게 제한 움직임 POS와 참가자의 동작을 측정하는 것이 곤란하고 부적합손 itions. 따라서, 엔지니어링 및 재활에 대한 소유권 및 기관, 여러 방향을 포함하고 무료 손 운동이 일상 생활의 상황에서 시각 및 고유 수용성 피드백 사이의 공간 관계를 평가하는 데 필요한 수있는 측정의 의미에 대한 잠재적 인 응용을 고려. 이러한 측정이 가능하다면, 실제 관찰 손 사이의 측정 거리가 자기 몸의 감각에 대한 지침으로 활용 될 수있다. 이것은 회복의 진행뿐만 아니라, 디스플레이의 조작 대상 운영 손 오프셋 사이의 공간의 기준에 대한 지표가 될 수 없었다. 이 문제는 측정이 확실하고 효과적으로 구현 될 수있는 방법으로 남아있다.
이 문제를 해결하기 위해 가시 손 형상의 O에 참가자의 실제 눈에 보이지 않는 손의 위치에서의 시프트에 대응하는 고유 수용성 드리프트를 추정하는 새로운 방법을 도입bject하는 정신 물리학 적 과정 및 기계 학습을 이용한 분석을 결합하여 환상 미러를 사용하여 2 차원 평면 상. 고무 손에 비해 거울에 손 이미지가 강하게 보이지 않는 실제 손의 참가자의 인식 위치를 캡처합니다. 또한, 미러 이미지는 즉시 손 배치를위한 자발적 손의 움직임을 반영한다. 따라서, 미러 이미지는 참가자의 손의 시각적 피드백으로서 선택 하였다. 또, 일상 생활 상황 유사한 고유 수용성 드리프트를 측정하는 참가자들은 자신의 의지에 숨겨진 손 재판 별 시험을 배치하고, 실험의 수는 증가되었다. 경로의 임의의 조합이 사용될 수있다하더라도, 높이 및 깊이의 조합으로 인해 수직 미러 배치의 용이성을 위하여 선택되었다. 우리의 방법과 선행 연구 (13) 사이의 일관성을 확인하려면,이 시각 조건을 구현했다 :와 시각적 피드백없이. 시각적 피드백, 거울 w를 가진 상태에서midsagittal 평면을 따라 위치로 오른쪽 손으로 볼 것처럼, 왼손의 반사 이미지를 만들 수 있습니다. 시각적 피드백이없는 상태에서, 매트 칠판은 참가자의 실제 오른손을 숨기기 위해 사용되었다. 우리는 소유권과 기관의 의미에 대한 설문 조사로 얻은 것과 그 결과를 비교함으로써이 새로운 방법의 효과를 평가 하였다.
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실험의 모든 측면은 도쿄 공업 대학의 윤리위원회에 의해 승인되었다.
1. 실험 설정
2. 참가자
3. 실험 절차
4. 데이터 분석
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이전의 연구에서 대표적인 결과는 상기 방법 (16)을 설명하기 위해 제시되어있다.도 3a는 참여자가 좌우의 손 위치 사이의 공간 오프셋을 검출 할 수있는 영역의 형상 (미러)와 (칠판) 시각 않고 조건 사이에 차이가 있음을 보여준다 . 피드백도 3b는 시각적 피드백을 가진 상태에서 해당 영역의 크기를 보여줍니다 시각적 피드백이없는 상태에서보다 훨씬 큰 (윌 콕슨 서명 순위 테스트 : Z = -2.803, P = 0.005). 이러한 결과는이 고유 수용성 드리프트 방향으로 약 10 cm이고,이 값이 변경됩니다 유지하기 위해 시각 및 고유 수용성 피드백 사이의 오프셋을 요구하는 것이 좋습니다 (그림 3, 4). 수직 수평 오프셋 (offset)보다 크게 나타났다 오프셋. 도 5 설문 점수 (F)의 수직 ...
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우리는 방법은 SVM을 사용하여 미러 환상 중에 2 차원 평면에서 고유 수용성 드리프트를 추정하고, 소유권과 기관의 감각에 대한 설문 응답과 결과를 비교 보여줍니다. 이 새로운 방법은이 고유 수용성 드리프트는 약 10cm이며,이 밀접하게 오프셋 (offset)가 소유 및 기관의 감각을 유지하는 데 필요한 오프셋과 겹치는 것을 유지하기 위해 시각과 고유 수용성 피드백 사이의 오프셋 필요한 것으로 나타났습니다.
이 방법의 가장 중요한 단계는 자신의 관심에 대해 참가자들에게, 3.2.5에서 명령을 설명합니다. 참가자들이 주관적으로 그들의 몸에 더 많은 관심을보고 할 때 이전 파일럿 연구 (16)에서, 미러 손 이미지로 시각적 캡처의 효과는 거의 관찰되지 않았다. 관심이 현상에 기여 여부를 아직 명확하지 않다. 관심과 소유권의 감각 기관 사이의 관계는 거의 없습니다제어하거나 참가자들의 관심을 측정하는 어려움 때문에 논의되었다. 우리의 지식에 직접 소유권의 의미에 ...
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저자는 경쟁적인 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
이 연구는 일본 과학기술개발기구(Japan Science and Technology Agency, JST)의 혁신 센터 프로그램(Center of Innovation Program)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Acric 거울 | |||
| 매트 칠판 | |||
| 맞춤형 스탠드 | 예: 나무 기둥 또는 PVC(폴리 비닐 클로라이드) 파이프 | ||
| 체어 | |||
| , 풋 페달 | P.I. 엔지니어링 | 클래식 X-키, USB 및 PS/2 풋 페달 | 기타 응답 장치를 사용할 수 있습니다. |
| 위치 센서 | CyVerse | SLC-C02 | 다른 위치 센서를 사용할 수 있습니다. |
| 맞춤형 역반사 마커 | 모션 캡처 공급업체에서 제공하는 마커를 사용할 수 있습니다. | ||
| 소음 캔셀링 헤드폰 보스 | 콰이어 | 트 컴포트 3 | 다른 헤드폰 사용할 수 있습니다. |
| PC | 마우스 컴퓨터 | NG-N-i300GA | 다른 PC를 사용할 수 있습니다. |
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