Name: 감각 신경-기계 인터페이스 운영 무생물의 작업을 통해 기관의 특성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 21 s
Description: 학습하세요 신경-기계 인터페이스를 이용한 가상 보수기 제어에서 기관감 측정 방법을. 심리물리학 설문과 시간 간격 추정 기법을 활용하여 명시적·암묵적 기관 경험을 평가하고 인공지체 사용성을 향상시키는 인지적 피드백 메커니즘을 탐구합니다.

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저자는 매들린 컴 그림 세대에 그녀의 기여에 대 한 감사 하 고 싶습니다. 이 작품은 NIH, 사무실 이사, 일반 펀드의를 통해 미국의 납세자에 의해 투자 되었다 Transformative R01 연구 상 (부여 #1R01NS081710-01)와 방위 고급 연구 프로젝트 기관 (계약 번호 N66001-15-C-4015 후원의 생물학 기술 Office 프로그램 관리자 D. Weber).

이 프로토콜은 이전 승인 하 고 클리블랜드 클리닉의 인간 연구 윤리 위원회의 지침을 따릅니다.
1. 하드웨어와 소프트웨어는 NMI의
<ol><li>그렇게 운동을 수행 하는 경우, 그들은 보고 느낌 그 운동을 완료 가상 족 각 개별 참가자의 NMI 컨트롤 및 피드백을 설정 합니다.<ol>
<li>참가자의 NMI 통해 손 kinesthetic percept를 생성 하 고 그들이 어떤 느낌을 설명 하는 참가자를 함으로써 인식된 동작의 운동학을 캡처 그대로 그들의 손을 사용 하 여. 참고: kinesthetic percept 운동학의 특성을 기술 다른 작품8 에 설명 하 고 데이터 장갑 또는 광학 모션 캡처 시스템을 사용 하 여 얻을 수 있습니다.</li>
		<li>가상 손/보 철 시뮬레이션을 사용 하 여 운동 percept 운동학을 재현.</li>
		<li>참가자의 NMI에서 의도적인 손 움직임 제어 신호를 캡처 하드웨어를 설정 합니다.</li>
		<li>가상 족의 활동에이 제어 신호를 매핑하십시오.</li>
		<li>NMI 제어 신호를 획득, 가상의 족의 움직임과 실시간으로 kinesthetic NMI 피드백의 생성을 조정 하는 마스터 제어 프로그램을 만듭니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 실험 설치
<ol><li>참가자 좌석 및 위치는 모니터를 가로로 (즉, 위쪽으로 직면 하는 그것의 뒤에) 그들의 앞에 테이블에.</li>
	<li>모니터에 가상 족을 표시 하 고 그것은 그들의 실종 사지의 위치 congruently 위치 그것의 크기와 위치 조정.</li>
	<li>손 (운동 끝점) 닫고 열려 위치에 대 한 중지 포인트 역할을 가상 환경에서 (예를 들어, 공에 떠 있는) 개체를 렌더링 합니다.</li>
	<li>가상 자리를 만들 때 마스터 제어 프로그램 구성 가상 정지 포인트와 접촉, 청각 음색 재생 후 가변 시간 지연 (300, 500, 700, 또는 1000 ms).</li>
</ol>3. 실험 조건
<ol><li>상관 NMI 피드백은 온/오프, 속도 방향을 가상 손 운동과 명령 사이의 지연 청각 음색 지연를 포함 하 여 각 시험에 대 한 설정을 지정 하는 마스터 제어 프로그램에 대 한 입력된 파일 작성 및 가상 손 운동입니다.<ol>
<li>두 개의 제어 조건, 기준 및 수동 상태를 만듭니다.<ol>
<li>초기 조건에 대 한 기구학 및 NMI kinesthetic percept에 맞게 가상 손의 제어를 구성 합니다. 참고: 초기 조건을 나타냅니다 모터 의도, 운동 운동학 및 근육 감각 피드백의 이상적인 기분을.</li>
			<li>가상 손 운동 (사용자에서 컨트롤을 제거) 조사에 의해 발생 하는 경우 여전히 NMI kinesthetic percept 참가자를 제공 하는 동안 수행 하 수동 상태를 프로그램. 참고: 수동 상태 캡처 이론적인 최악의 기관 조건 (즉, 하나의 시체를 수 동적으로 이동 되 고 비슷한 [의도]을 사용 하지 않고 컨트롤의 부재에 운동).</li>
		</ol>
</li>
		<li>프로그램 추가 조건 모터 의도, kinesthetic 감각, 그리고 가상의 지의 표시 된 기구학 시간적 불일치의 기관에 기부 밖으로 구문 분석 하도록 설계 되었습니다. 다음과 같은 다섯 가지 조건을 사용 하는 것이 좋습니다.<ol>
<li>반대 운동: NMI kinesthetic 피드백 나타냅니다 손 손 시각화는 동안 닫힙니다.</li>
			<li>너무 빨리: 손 시각화 NMI 근육 감각 피드백에 의해 표시 된 것 보다 더 빨리 닫습니다.</li>
			<li>너무 느린: 손 시각화 NMI 근육 감각 피드백에 의해 표시 된 것 보다 더 느리게 닫습니다.</li>
			<li>발병 지연: NMI 근육 감각 피드백에 의해 표시 된 것 보다 나중 손 시각화 닫히고 1 s.</li>
			<li>피드백 없음: 손 시각화 NMI kinesthetic 피드백 없이 닫습니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>4입니다. 성능 실험의
<ol><li>언제 가상 자리 연락 그들은 청각 음색을 들었을 때 가상 정지 포인트에서 시간 지연의 그들의 견적을 보고 하 고 멈추지 않고 닫힌된 위치에 오픈에서 드라이브 손 참가자를 지시 합니다. 참고: 참가자는 어떤 표현 (예를 들어, 밀리초, 초, 0-10 스케일 부분) 그들에 게 가장 적합 하 게 0과 1 s 사이의 시간을 사용할 수 있습니다.</li>
	<li>가상 손 재판의 시작을 신호 하는 시작 위치를 이동 하는 마스터 제어 프로그램에는 시작 버튼을 누르면 각 평가판을 시작 합니다. 이 청각 음색 무작위 지연 후 재생을 하면 가상 정지 포인트를 가상 손을 드라이브를 참가자 단서 (300, 500, 또는 700 ms).<ol>
<li>시간 지연 간격의 참가자의 구두로 보고 의견을 기록 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>실험 실험 블록으로 구성 합니다.<ol>
<li>두 개의 연습 세션을 시작 하 고 최종 분석에서 제외.<ol>
<li>첫 번째 연습 세션에서 참가자 드라이브 손을 이동 끝점에 있고 가상 자리 10 타석에 대 한 가상 정지 지점에 도달 후 1000 ms 청각 음색을 재생.<ol>
<li>참가자 들이 연습 세션에 대 한 예상된으로 보고 필요가 없습니다. 참고:이 단계는 얼마나 단일 둘째 느낌에 참가자의 방향을 하는 데 필요한.</li>
			</ol>
</li>
			<li>두 번째 연습 세션에서 다시,가지고 참가자 드라이브 이동 끝점에 손을. 300, 500, 700 ms 지연 간격으로 적어도 5 각 배를 제시 하는 청각 음색을 무작위.<ol>
<li>예상된 지연 간격을 보고 참가자 들을 요구 하십시오.</li>
				<li>얼마나 가까이 지연 간격의 그들의 견적은 실제 지연 이러한 연습 시험 또는 실험 블록에 후속 재판 기간 동안 참가자를 알리지 않습니다. 참고:이 단계는 중요 한 참가자 없게 됩니다, 두 번째의 분수의 규모에 시간 판단을 만들기에서 경험 하 고 테스트 절차 unpracticed 테스트 참가자에 게 직관적 되지 않을 수 있습니다.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>각 조건에 대 한 15 실험의 실험 세트를 이동 합니다. 무작위 순서로 조건을 제시 하 고 각 조건 끝에 질문 서를 관리.<ol>
<li>재판의 최신 설정에 따라 반영 (기관의 명시적 경험 척도를 4 개의 질문 및 4 개의 컨트롤 질문 [는 에서 제공 되는 예제의 포함 8 문 기관 설문 조사를 완료 하는 참가자를 지시 보조 파일])8,26.<ol>
<li>무작위 참가자 들에 게 무작위로 증정 적어도 5 개의 독특한 질문 순서를 제공 하기 위해 설문 문.</li>
			</ol>
</li>
		</ol>
</li>
		<li>수동 상태에 대 한 15 실험의 세트 실험 블록을 종료 하 고이 시험을 완료 한 후 설문 조사를 관리. 참고: 관리 기관 설립된 감각을 방해 하지 않으려면 각 실험 블록의 끝에서 수동 시험.</li>
	</ol>
</li>
	<li>완전 한 4 개의 실험 블록을 다른 무작위 실험 조건의 주문.</li>
	<li>휴식을 취하는 참가자에 대 한 테스트의 기간 동안 여러 기회를 제공 합니다. 최소 시간이 나 이러한 휴식에 대 한 제한 시간 이지만 참가자는 육체적으로 나 정신적으로 피로 테스트를 계속 하기 전에 확인.</li>
</ol>

<ol><li>Kuiken, T. A., Marasco, P. D., Lock, B. A., Harden, R. N., Dewald, J. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redirection+of+cutaneous+sensation+from+the+hand+to+the+chest+skin+of+human+amputees+with+targeted+reinnervation%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Redirection of cutaneous sensation from the hand to the chest skin of human amputees with targeted reinnervation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (50), 20061-20066 (2007).</li>
<li>Hebert, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+targeted+sensory+reinnervation+technique+to+restore+functional+hand+sensation+after+transhumeral+amputation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Neural+Systems+and+Rehabilitation+Engineering%22%5BJournal%5D)">Novel targeted sensory reinnervation technique to restore functional hand sensation after transhumeral amputation.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22 (4), 765-773 (2014).</li>
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<li>Marasco, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Illusory+movement+perception+improves+motor+control+for+prosthetic+hands%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Illusory movement perception improves motor control for prosthetic hands.</a> Science Translational Medicine. 10 (432), (2018).</li>
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<li>Gallagher, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Philosophical+conceptions+of+the+self%3A+Implications+for+cognitive+science%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Cognitive+Sciences%22%5BJournal%5D)">Philosophical conceptions of the self: Implications for cognitive science.</a> Trends in Cognitive Sciences. 4 (1), 14-21 (2000).</li>
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<li>Desai, M., Stubbs, K., Steinfeld, A., Yanco, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creating+trustworthy+robots%3A+Lessons+and+inspirations+from+automated+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Adaptive+and+Emergent+Behaviour+and+Complex+Systems+-+Proceedings+of+the+23rd+Convention+of+the+Society+for+the+Study+of+Artificial+Intelligence+and+Simulation+of+Behaviour%2C+AISB+2009%22%5BJournal%5D)">Creating trustworthy robots: Lessons and inspirations from automated systems.</a> Adaptive and Emergent Behaviour and Complex Systems - Proceedings of the 23rd Convention of the Society for the Study of Artificial Intelligence and Simulation of Behaviour, AISB 2009. , 49-56 (2009).</li>
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</ol>

저자는 공개 없다.

여기 방법론 프레임 워크는 sensate prostheses 통해 Nmi 동안 형성 하는 기관의 경험 하 여. 이러한 맥락에서 기관 관계가 특히 지 각을 형성 하는 배경 인지 프로세스를 실제 행동 교량 으로입니다. 통해 참가자의 족 NMI, 우리는 기관의 감각을 설정 하는 핵심 요소 수에 대 한 직접 액세스: 의도, 모터 출력 및 운동 감각. 고급 보 철 다리 제어에 중요성의이 작품에서 제공 하는 도구 활용 어떻게 이러한 요소, 컨트롤의 사용자의 감각을 촉진 수도 고의 인지 통합의 작업에 대 한 이해를 잠금 해제에 대 한이 직접 액세스 그들의 족입니다.
강조 기법은 유연한 너무 오랫동안 그들은 실시간 perceptually 관련 제어 및 근육 감각 피드백에 대 한 기준을 충족 어떤 NMI 연구와 임상 보 철 시스템 채택 될 수 있다. 많은 Nmi에 내재 된 장점은 직관적인 제어 postamputation 남아 있는 신경 경로 활용 하 여 달성에 대 한 가능성입니다...

로봇 prostheses 될 점점 더 고급, 관련 감각 피드백의 중요성 성장을 계속할 것 이다. 감각 피드백 어떻게 인간 인식, 상호 작용 하 고 심지어 그들의 몸 스키마로 기계를 통합에 영향을 줍니다. 최근 NMI 기법 수 이제 보 철 다리 사용자 직관적인 컨트롤 제공 하 고 달성과 관련 된 감각 터치1,2,,34,,56 , 7 과 kinesthesia (움직임 감지)8,9 실종 사지에. 이 감각 정보 작업 중 인공 사지를 보고에서 제공 하는 시각적 정보와 결합 될 때 우리에 접근이 핵심 요소는 자기대의 구별을 알려-다른. 이 액세스를 활용 하는 보 철 다리 사용자에 게 도구 보다는 오히려 그들의 몸의 한 부분으로 운영 하는 인공 다리를 한 걸음 더 가까이가지고 하는 것을 도울 수 있다.
몸 인식 및 구현 되 고 감각 기관 (다리의 작업을 통해 작가의 경험)와 소유권 (느낌 사지 신체의 부분)의 설립에서 발생10,11. 소유권은 주로 시각적 정보12의 통합을 통해 중재 됩니다. 기관 의도, 운동 감각 (kinesthesia), 시각적 정보와 예측 인지 모델11의 통합에서 나온다. 자발적 행동의 성능 동안 기관 해당 작업의 감각 결과 정렬 수행자의 의도와 수행자의 내부 모델13에서 예측 하는 때 형성 된다. 기관은 별도 프로세스와 다른 소유권 이다. 족 문학14자주 사지 소유권의 개념을 공부 되었습니다 했다. NMI 참가자 터치 피드백은 공간 및 일시적으로 적절 한, 설문 조사를 통해 명시적으로 또는 암시적으로 잔여 다리 온도 변화를 통해 측정 또는 시간적 순서 판단15때에 사지 소유권 형태의 감각. 그러나, 적은 기회 탐험 NMI16의 맥락에서 기관 존재 합니다. NMI 참가자와 함께 최근 작품 기관이 의도적으로 승격 될 수 있습니다 및 소유권8의 경험에서 별도 시연 하고있다.
그것은 인과 관계, 느낌의 경험을 통해 인공 사지의 물리적 행동 컨트롤 인지 링크 기구는 로봇 무생물의 작업에 특히 중요 한 인공 사지를 제어 하거나 뭔가를 17일이. 로봇 prostheses 효과적으로 작업을 전산화 컴퓨터 사용자와 협력 해야 합니다 고급입니다. 일부 인공 사지 그립-슬립 감지 및 보정; 자치 기능 통합 그러나 이러한 시스템으로 사용자의 컨트롤 외부 실행 기능 볼 수 있습니다 실망 적절 하 게 구현 되지8,18제한 채용을 보았다. 이 자동 기계와 인간 협력의 응용 프로그램에 걸쳐 에코 근본적인 도전을 선물 한다. 즉, 인간 컴퓨터 또는 기계, 협력에서 인 동안 그들의 자신의 행동 신뢰 하 고이 신뢰 직접 자치 기능19,20를 사용 하 여 운영자의 가능성에 영향을 미칩니다. 인간으로 서, 우리 innately 신뢰와 우리 몸이 우리 것; 작업을 수행 하 때이 이루어집니다, 우리 기관의 본질적인 의미를 설정 합니다. 흥미롭게도, 기관 형성은 협력 인간-컴퓨터 작업에 영향을. 인간-인간 협동 작업을 하는 동안 공유 감각 기관의 운동21; 이상 형성 될 수 있습니다. 그러나, 문학 공유 기관이 인간-컴퓨터 협력22,23동안 지 장 나왔다. 이러한 보 철 위 다리 사용에 반영 됩니다 그리고 로봇 장치 거부 비율 높은, 사용자가 자신의 사용24중단의 23%-39%와 함께 남아 있다. 사실, 많은 족 사용자는 여전히 몸 전원 시스템25를 선호합니다. 이 시스템 제어 루프에서 컴퓨터 기계를 제거 하 고 더 와이어 케이블을 통해 족 운동에 사용자의 신체 움직임을 속속들이 커플. 이 더 고급 보 철 장치 사용에서 인지 통합의 중요성을 강화 한다. NMI 시스템 구축 협력 기관, 감각 인공 사지 가까이 이동할 수 있도록 필요한 감각 및 모터 조각의 숫자를 제공할 수 있습니다 그리고이 수용 및이의 진정한 통합을 추진 하는 수단이 될 것입니다 하는 것이 좋습니다. 그들의 사용자와 컴퓨터 기계입니다.
기구는 여러 가지 방법으로 측정 될 수 있습니다. 간단한 조치 사용 psychophysical 설문 또는 비늘을 명시적으로 누구 또는 무엇을 참가자 들에 게 그들이 이벤트17,,2627특성. 이 개인의 기존 인식에 의존 자체 속성 (즉, 명시적으로 "나" 또는 다른 작업 또는 이벤트에 대 한 책임은 여부 판단)의 날개 식 판단을 내릴 참가자를 요구 하 여 "자기". 암시적 측정값 모터 행동 및 감각 이벤트 동안 발생 하는 인지 프로세스 백그라운드에 대 한 통찰력을 제공 합니다. 기관의이 보기는 개인에 의해 명시적으로 인식 되지 않습니다을 측정 하려고 합니다. 일반적으로 이것은 참가자 자체-와 외부-생성 작업, 예를 들어 참가자를 데 그들은 자기-와 외부-생성 이벤트 사이 발생을 인식 하는 시간의 기간을 보고 인식된 차이 특성화 함으로써 얻을 수 17 , 28. 자체 생성 된 작업의 성능 동안 암시적으로 기관 활동 및 의도 바인딩28로 알려진 그들의 감각 결과 사이의 시간에 지 각 압축으로 명단. 개인 그들 사이 행동 그리고 그 결과 발생을 인식 하는 시간을 보고, 시간 시간 단축 인식된 기관29,30의 더 강력 하 게 형성 된 감각에 해당 합니다. 흥미롭게도, 그들은 가능성이 기관의 감각을 함께 알려 다른 지 각 메커니즘17 특성화는으로 명시적 및 암시적 측정값 직접 연결 되지 수는 입증 되었습니다. 따라서,의 족 사용 하는 동안 기관 형성의 보다 포괄적인 이해를 수립 필요 합니다 명시적 및 암시적 사용 실험 프로토콜.
이 작품에는 암시적으로 sensate 가상 또는 로봇 인공 손의 NMI 컨트롤 위에 개발 하는 기관의 감각을 특성화 한 방법론 프레임 워크를를 명시적으로 사용할 수 있는 설명 합니다. 기관 중 sensorimotor 개체 파악 하는 작업의 성능을 측정 하는 두 가지 기술은 강조 표시 됩니다. 설립된 psychophysical 설문 조사 경험을 캡처하는 명시적 기관의 시간 간격 견적 (의도적인 바인딩) 암시적으로 감각 기관의 측정 하 고용은 고용 된다.
이 프로토콜의 범위 기관 생리학 관련 활성 모터 제어 및 근육 감각 피드백을 제공 하는 NMI의 맥락에서의 의미를 평가 하는 것입니다. 이 기술은 가상 또는 실제 보 철 NMI 시스템을 받아들이기는 있습니다. 이 프로토콜을 수행 하기 위해 채용 될 수 있습니다 인구에 최소한의 제한이 있습니다. 예를 들어, 참가자의 위 사지의 이동성 양측 영향을 받을 수 (그들은 하나의 사운드 사지를가지고 있어야 합니다), 그리고 그들은 시간을 기준으로 판단 하 고 똑 경험된 감각 인지 능력을 보유 해야 합니다.

<table><tbody><tr><td>LabVIEW 2015, Service Pack 1, Version 15.0.1f2 64-bit</td><td>National Instruments, Austin, TX, USA</td><td>정식 버전</td><td>우리는 LabVIEW에서 사용자 정의 소프트웨어를 작성하여 운동 감각 피드백으로 가상 보철물 제어를 조정하고 실험 조건을 제시하고 데이터를 기록했습니다.</td></tr><tr><td>8슬롯, USB CompactDAQ 섀시</td><td>National Instruments, 미국 텍사스주 오스틴</td><td>cDAQ-9178</td><td></td></tr><tr><td>&plusmn; 60 V, 800 kS/s, 12 비트, 8 채널 C 시리즈 전압 입력 모듈</td><td>National Instruments, 미국 텍사스주 오스틴</td><td>NI-9221</td><td></td></tr><tr><td>100 kS/s/ch 동시; 10 V, 4-채널 C 시리즈 전압 출력 모듈</td><td>National Instruments, Austin, TX, USA</td><td>NI-9263</td><td></td></tr><tr><td>Custom Wearable Kinesthetic</td><td>Tactor HDT Global, Solon, OH, USA</td><td>N/A</td><td>이 제품은 맞춤 제작되었습니다. 운동 감각 피드백을 전달하는 다른 방법은 참가자가 가상 손의 움직임과 함께 실시간으로 움직이는 손의 감각을 느끼는 한 허용됩니다.</td></tr><tr><td>MuJoCo Physics Engine, HAPTIX Version</td><td>Roboti LLC, Redmond, WA, USA</td><td>mjhaptix150</td><td>MuJoCo의 최신 버전도 허용되어야 합니다. MPL 그리퍼 모델을 사용했습니다.</td></tr><tr><td>MyoBoy 배터리 소켓의 Otto Bock EnergyPack으로 구동되는 Myobock 전극</td><td>Ottobock, Duderstadt, Germany</td><td>전극: 13E200=60 배터리: 757B21 배터리 소켓: 757Z191=2</td><td>증폭, 필터링 및 정류된 EMG 또는 신경 제어 신호를 제공하는 모든 설정을 사용할 수 있습니다.</td></tr></tbody></table>

감각 신경-기계 인터페이스 운영 무생물의 작업을 통해 기관의 특성

Characterization of the Sense of Agency over the Actions of Neural-machine Interface-operated Prostheses

이 작품에는 암시적으로 sensate 가상 또는 로봇 인공 손의 신경-기계 인터페이스 (NMI) 제어 개발 기관의 감각을 특성화 한 방법론 프레임 워크를를 명시적으로 사용할 수 있는 설명 합니다. 기관의 형성은 우리가 우리 자신의 것으로 우리의 사지와 수행 하는 작업을 구별 하는에 기본적 이다. 이 같은 지 각 메커니즘에 고급 위 사지 무생물을 통합 하는 노력을 하 고, 여 우리 다리 제어를 위한 사용자의 기존 인식 프레임 워크에 인공 다리를 더 밀접 하 게 통합 시작할 수 있습니다. 이 사용자 수용, 사용, 및 고급 위 사지 무생물의 효과적인 제어를 홍보에 중요 한 의미를 갖는다. 이 프로토콜에 참가자는 가상 인공 손을 제어 하 고 그들의 기존 Nmi 통해 kinesthetic 감각 피드백을 받을. 일련의 가상 쥐고 작업 수행 되 고 섭 kinesthetic 피드백 및 가상 손 움직임을 체계적으로 소개 된다. 두 개의 별도 측정 기관 고용: psychophysical 설문 조사 (기관의 명시적 경험을 잡으려고) 및 시간 간격 추정 기관 (의도적인 바인딩)의 암시적 의미를 캡처 작업을 설립. 이 프로토콜의 결과 (설문지 점수와 시간 간격 추정) 기관 형성의 정도 계량 분석 될 수 있다.

실험 프로토콜은 그들의 NMI8 (그림 1)는 sensate 가상 족 통해 운영 3 수족 참가자와 함께 수행 되었다. 설치 사용 참가자가 제어할 수 있는 가상 손31MuJoCo HAPTIX 물리 엔진 사용 하 여 프로그램 된 운동학 프로필을 통해 이동 합니다. 가상 손 위치를 공간적으로 일치 하는 그들의 없는 사지에 참가자 앞 가로 모니터에 표시 됩니다. NMI 참가자 신경 rewiring 수술 (대상된 reinnervation), 가상 손32;의 직관적인 컨트롤을 제공 하는 표준 보 철 다리 myoelectric (EMG) 제어 전략 결합 했다 받은 이전 했다 따라서, 참가자 그들의 없는 손 개폐에 대 한 '생각'에 의해 가상 손을 드라이브 수 있습니다. 참가자 수술 마켓된...

여기 sensate 가상 또는 로봇 인공 손을 제어 개발 기관의 감각 특징 짓는 프로토콜 선물이. Psychophysical 설문 조사 기관의 명시적 경험을 잡으려고 고용 고 시간 간격이 견적 (의도적인 바인딩) 암시적으로 기관의 감각을 측정 하는.

This work describes a methodological framework that can be used to explicitly and implicitly characterize the sense of agency developed over the ...

진정한 사지 교체는 자기와 기계 사이의 인지 지각 선을 흐리게해야합니다. 기관은 자기와 의도적인 에 의해 생성 된 인공 사지의 행동을 인식하는 중요한 다리입니다. 이 기술은 인간 사용자와 기계 사이의 인지 지각 통신의 효과에 대한 독특한 통찰력을 제공합니다.이 방법은 근전성 또는 신체 구동 보철물, 피질 자극, 뇌졸중 또는 손 이식과 같은 기관에 대한 피드백의 영향에 대한 검사로 확장 될 수 있습니다. 이 절차를 시연하는 것은 우리의 실험실에 있는 연구 엔지니어 딜런 베클러와 Zachary Thumser입니다. 참가자를 시험실로 안내하고 모니터 앞에 앉게 하십시오.참가자 신경 기계 인터페이스 또는 NMI를 통해 손 운동 적 지각을 생성하고 참가자가 자신의 손 사용감을 보여 주도록함으로써 인식 된 모션의 운동학을 캡처합니다. 가상 손 또는 보철 시뮬레이션을 사용하여 이동 지각의 운동학을 재현합니다. 다음으로, 참가자의 NMI에서 의도적인 손 이동 제어 신호를 캡처하는 하드웨어를 설정합니다.이 제어 신호를 가상 보철물의 활동에 매핑합니다. 그런 다음 NMI 제어 신호의 획득, 가상 보철물의 이동 및 운동 NMI 피드백 생성을 실시간으로 조정하는 마스터 컨트롤 프로그램을 만듭니다. 모니터에 가상 보철을 표시하고 크기와 위치를 조정하여 누락된 사지의 위치와 함께 배치되도록 합니다.그런 다음 가상 환경에서 부동 공과 같은 오브젝트를 렌더링하여 손의 닫고 열린 위치에 대한 중지 지점을 서비스합니다. 마지막으로 가상 숫자가 가상 정지 지점에 연락하면 조정 가능한 시간 지연 후에 청각 톤이 재생되도록 마스터 컨트롤 프로그램을 구성합니다. 실험을 시작하기 전에 각 평가판에 대한 설정과 컨트롤 및 실험 조건을 지정하는 마스터 컨트롤 프로그램에 대한 입력 파일을 빌드합니다.프로그램 추가 조건은 가상 보철물의 표시 된 운동과 모터 의도, 운동 감각 및 현세적 불일치의 기관에 대한 기여를 구문 분석하도록 설계되었습니다. 예를 들어 다음과 같은 다섯 가지 조건, 반대 이동, 너무 빠르고, 너무 느리고, 개시 지연 및 피드백없음을 사용하는 것이 좋습니다. 각 평가판을 시작하려면 가상 손을 시작 위치로 이동하여 평가판의 시작을 알리는 마스터 컨트롤 프로그램의 시작 버튼을 누릅니다.첫 번째 연습 세션에서 참가자는 이동 끝점으로 손을 몰고 가상 숫자가 10 번의 시험의 가상 정지 지점에 도달 한 후 청각 톤 1, 000 밀리초를 재생하도록합니다. 두 번째 연습 세션에서 참가자가 다시 이동 끝점으로 손을 구동하게 됩니다. 300, 500 및 700 밀리초 지연 간격이 각각 5회 이상 표시되도록 청각 톤을 무작위화합니다.참가자가 시간 지연 간격에 대한 구두로 보고된 추정을 기록합니다. 마지막으로, 각 조건에 대한 15개의 시험의 실험 세트를 진행합니다. 임의순서로 조건을 제시하고, 각 조건의 끝에 설문지를 관리한다.여기서 결과는 4개의 기관 질문의 평균 점수와 각 참가자에 대한 네 가지 제어 질문 및 각 피드백 조건을 나타냅니다. 평균 등급이 하나 보다 큰 주어진 진술과의 합의를 나타내며 0은 계약의 중립성을 나타냅니다. 실제 및 인식된 시간 간격 간의 차이는 세 참가자에 걸쳐 평균화되었으며 기준 피드백 조건에 따라 표시됩니다.더 큰 부정적인 차이는 너무 빠른 조건과 같은 선택의지의 강한 암시적 감각의 표시입니다. 또한 이러한 결과는 명시적 및 암시적 기관 측정값의 비교를 보여 준다. 너무 빠른 상태는 명시적으로나 암시적으로 기관의 가장 강력한 형성을 보여 주었다.사소한 수정은 터치와 같은 추가 센서 양식과 기관의 영향을 연구하기 위해 기술을 확장할 수 있습니다. 또한 사지 소유권 측정을 추가하면 기관과 실시예 간의 상호 관계를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술은 뇌가 의도한 움직임에 대한 저자를 확립하는 데 사용하는 본질적인 메커니즘에 신경 기계 인터페이스에서 지각 운동 피드백의 역할을 탐구할 수 있었습니다.

characterization-sense-agency-over-actions-neural-machine-interface

Research

연구

JoVE Journal

Behavior

행동

신경 - 기계 인터페이스 (NMI)는 사용자의 운동 모드를 식별하기 위해 개발되었다. 이러한 NMI가 잠재적으로 전원이 공급되는 인공 다리의 신경 제어에 유용하지만 완전히 입증되지 않았다. 쉽게 구현 및 신경 제어 개발 전원 하체 보철을위한 안전하고 낮은 사지 절단 환자에 neurally 제어 인공 다리를 평가하는 실험실 환경 (2) 실험 장치 및 프로토콜에 대한 (1) 우리의 설계 엔지니어링 플랫폼 제공이 논문 효율적.

엔지니어링 플랫폼 및 Neurally 통제 강화 대퇴 보철물의 설계 및 평가를위한 실험 프로토콜

보철물 개발이 자연 제어의 목표를 향해 나아감에 따라, 절단 환자가 새로운 운동 기술을 배울 수 있는 타고난 능력을 활용하면 숙련도가 높아질 수 있습니다. 이 원고는 향상된 다기능 보철 제어를 위해 모방, 반복 및 강화 학습 전략을 포함하는 구조화된 재활 프로토콜을 설명합니다.

개선 된 다기능 보철 제어를위한 구조적 재활 프로토콜 : 사례 연구

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.

서포트 벡터 머신을 사용하여 2D 평면에 고유 수용성 드리프트에 대한 시각화 방법

장치 누워 관객 들에 게 전도 기반 컨트롤을 설명 하기 위해 만들었습니다. 초기 장치의 성공 이후 두 번째 장치 유연성 데모 및 연구 목적에 대 한 기능에 되었다. 이 프로토콜 구축 하 고 두 장치를 보정 하는 과정을 설명 합니다.

슈퍼맨 식자 마크 I &amp; II

다음 원고는 복합 재생 말초 신경 인터페이스(C-RPNI)라고 불리는 생물학적, 폐쇄 루프 신경 피드백 시스템을 개발하기 위한 새로운 방법을 설명합니다. 이 구조는 주변 신경과 통합하여 원심성 모터 신호를 증폭하는 동시에 구심성 감각 피드백을 제공하는 기능을 가지고 있습니다.

성인 쥐의 복합 재생 말초 신경 인터페이스 (C-RPNI)의 제조

신체 적 자기 의식에 대한 이전 연구는 자기 및 기타 기원의 움직임이 지각적으로 구별 할 수 있다고 가정했지만,이 프로토콜은 의도하지 않은 약간의 움직임으로 가상의 손에 모호할 수 있습니다. 이를 통해 SoA가 없는 것이 아니라 SoO 및 기타 생산된 SoA가 개발한 경험을 관찰할 수 있습니다.

자아와 다른 기원 사이의 모호한 움직임과 가상의 손 : 소유권의 감각과 '다른 생산'기관

당사는 밀접한 루프에서 인체와 심장 신호를 스트리밍, 매개 변수화, 분석 및 수정하는 공동 적응 인터페이스를 구축하기 위한 프로토콜 및 분석 방법을 제시합니다. 이 설정은 생물 물리학 변화를 추적하는 데 도움이 외부 감각 입력을 가진 사람의 말초 및 중추 신경계에서 파생 된 신호를 인터페이스합니다.

닫기 루프 인터페이스를 사용하여 재매개 변수화된 주변 신호의 실시간 프록시 제어

이 연구는 선택적 신경 전달 수술 후 보철 기능을 향상시키는 프로토콜을 제시합니다. 재활 중재에는 환자 정보 및 선택, 상처 치유 지원, 상지의 감각 운동 영역의 피질 재 활성화, 선택적 근육 활성화 훈련, 일상 생활에서의 보철 처리 및 정기적 인 후속 평가가 포함됩니다.

선택적 신경 전달을 겪고있는 상지 절단을위한 치료 중재

이 원고는 근육 커프 재생 말초 신경 인터페이스 (MC-RPNI)라고하는 생물학적 말초 신경 인터페이스를 개발하기위한 혁신적인 방법을 제공합니다.  이 수술 구조는 관련 말초 신경의 운동 원심성 신호를 증폭하여 운동 의도의 정확한 감지와 외골격 장치의 잠재적 제어를 용이하게 할 수 있습니다.

온전한 말초 신경 신호의 증폭을 위한 근육 커프 재생 말초 신경 인터페이스

본 연구는 뇌졸중 환자를 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 시스템을 소개하고 있으며, 이 시스템은 뇌파검사와 전기굴절 신호를 결합하여 상지 로봇 손을 제어하여 일상 활동을 향상시킵니다. 이 평가는 BeBiTS(Berlin Bimanual Test for Stroke)를 사용했습니다.

뇌졸중 환자의 일상 활동을 향상시키기 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스 제어 상지 로봇 시스템

학습하세요 신경-기계 인터페이스를 이용한 가상 보수기 제어에서 기관감 측정 방법을. 심리물리학 설문과 시간 간격 추정 기법을 활용하여 명시적·암묵적 기관 경험을 평가하고 인공지체 사용성을 향상시키는 인지적 피드백 메커니즘을 탐구합니다.

감각 신경-기계 인터페이스 운영 무생물의 작업을 통해 기관의 특성

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