Karakterisering van de betekenis van het Agentschap over de acties van neurale-machine Interface bediende protheses

Echte ledemaat vervanging vereist vervaging van de cognitieve perceptuele lijnen tussen zelf en machine. Agentschap is de cruciale brug naar het waarnemen van de acties van een kunstmatige ledemaat zoals gegenereerd door zelf en opzettelijk. Deze techniek geeft unieke inzichten in de effectiviteit van de cognitieve perceptuele communicatie tussen de menselijke gebruiker en de machine.

Deze methode kan zich uitstrekken tot elk onderzoek van de effecten van feedback op het agentschap, zoals met myoelectrische of lichaam aangedreven prothesen, corticale stimulatie, beroerte, of zelfs handtransplantaties. Het aantonen van deze procedure is Dylan Beckler en Zachary Thumser, onderzoeksingenieurs in ons laboratorium. Begeleid de deelnemer naar de testruimte en laat ze voor een monitor zitten.

Begin met het genereren van een hand kinesthetische percept door de deelnemers neurale machine-interface, of NMI, en leg de kinematica van de waargenomen beweging door het hebben van de deelnemer laten aantonen wat ze voelen met behulp van hun intacte hand. Gebruik een virtuele hand- of prothesesimulatie om de kinematica van de bewegingspercept te reproduceren. Stel vervolgens hardware in om de opzettelijke handbewegingscontrolesignalen van het NMI van de deelnemer vast te leggen.

Breng dit controlesignaal in kaart aan de activiteit van de virtuele prothese. Maak vervolgens een master control programma dat de verwerving van het NMI-controlesignaal, de beweging van de virtuele prothese en het genereren van kinesthetische NMI-feedback in realtime coördineert. Geef de virtuele prothese op de monitor weer en pas de grootte en locatie aan, zodat deze congruently wordt geplaatst met de locatie van hun ontbrekende ledemaat.

Geef vervolgens objecten, zoals zwevende ballen, weer in de virtuele omgeving om stoppunten te onderhouden voor de nauwe en open posities van de hand. Tot slot configureer je het masterbesturingselementprogramma zodat wanneer de virtuele cijfers contact maken met de virtuele stoppunten, een auditieve toon wordt afgespeeld na een aanpasbare vertraging. Voordat u met het experiment begint, bouwt u een invoerbestand voor het hoofdbesturingselementprogramma dat de instellingen voor elke proefversie aangeeft, evenals de besturing en experimentele omstandigheden.

Programma aanvullende voorwaarden ontworpen om ontleden van de bijdragen aan het agentschap van de motorische intentie, kinesthetische sensatie, en tijdelijke mismatch met de weergegeven kinematica van de virtuele prothese. Denk bijvoorbeeld aan het gebruik van de volgende vijf voorwaarden, tegenovergestelde beweging, te snel, te traag, beginvertraging en geen feedback. Als u elke proef wilt starten, drukt u op de startknop van het mastercontroleprogramma, waarmee de virtuele hand naar de startpositie wordt verplaatst en het begin van de proef wordt aangegeven.

Laat de deelnemer in de eerste oefensessie de hand naar het bewegingseindpunt rijden en speel de gehoortoon 1,000 milliseconden nadat de virtuele cijfers het virtuele stoppunt voor 10 proeven hebben bereikt. In de tweede oefensessie, opnieuw hebben de deelnemer rijden de hand naar de beweging eindpunt. Randomiseer de auditieve tonen zodat de vertragingsintervallen van 300, 500 en 700 milliseconden ten minste vijf keer per stuk worden gepresenteerd.

Noteert de deelnemers mondeling gerapporteerde schatting van de vertragingsinterval. Ga ten slotte verder met de experimentele sets van 15 proeven voor elke aandoening. Presenteer de voorwaarden in een gerandomiseerde volgorde en beheer een vragenlijst aan het einde van elke voorwaarde.

Hier geven de resultaten de gemiddelde score voor de vier bureauvragen aan, evenals vier controlevragen voor elke deelnemer en door elke feedbackvoorwaarde. Een gemiddelde rating groter dan één geeft een overeenkomst met een bepaalde verklaring aan en nul geeft neutraliteit van overeenstemming aan. Verschillen tussen de werkelijke en waargenomen tijdsintervallen werden vervolgens gemiddeld over de drie deelnemers, en worden gepresenteerd ten opzichte van de baseline feedback voorwaarde.

Grotere negatieve verschillen zijn een indicatie van een sterker impliciet gevoel van keuzevrijheid, zoals met de te snelle conditie. Verder tonen deze resultaten een vergelijking van expliciete en impliciete agentschapsmaatregelen. De te snelle voorwaarde toonde de sterkste vorming van agentschap aan, zowel expliciet als impliciet.

Kleine wijzigingen kunnen onze technieken uitbreiden om extra sensormodaliteiten te bestuderen, zoals aanraking, en hoe ze agentschap effect. Ook het toevoegen van ledemaat eigendom metingen kunnen ons helpen begrijpen van de onderlinge relaties tussen agentschap en belichaming. Deze techniek maakte verkenning van de rol van perceptuele beweging feedback in een neurale machine-interface op het intrinsieke mechanisme dat de hersenen gebruikt om auteurschap vast te stellen over de beoogde bewegingen vast te stellen.