Caracterização do sentido da Agência sobre as ações de próteses neurais-máquina de Interface-operado

A verdadeira substituição do membro requer borrar as linhas perceptuais cognitivas entre si e a máquina. A agência é a ponte crucial para perceber as ações de um membro artificial gerados por si mesmo e intencional. Esta técnica fornece insights únicos sobre a eficácia da comunicação cognitiva perceptiva entre o usuário humano e a máquina.

Esse método pode se estender a qualquer exame dos efeitos do feedback na agência, como com próteses mioelétricas ou movidas ao corpo, estimulação cortical, derrame ou até mesmo transplantes de mão. Demonstrando este procedimento estão Dylan Beckler e Zachary Thumser, engenheiros de pesquisa em nosso laboratório. Escolte o participante até a sala de testes e mande-os sentar na frente de um monitor.

Comece gerando uma percepção cinestésia manual através da interface da máquina neural dos participantes, ou NMI, e capture a cinemática do movimento percebido fazendo com que o participante demonstre o que sente usando sua mão intacta. Use uma simulação de mão virtual ou prótese para reproduzir a cinemática do percept de movimento. Em seguida, configure o hardware para capturar os sinais intencionais de controle de movimento da mão do NMI do participante.

Mapeie este sinal de controle para a atividade da prótese virtual. Em seguida, crie um programa de controle mestre que coordene a aquisição do sinal de controle NMI, o movimento da prótese virtual e a geração de feedback de NMI cinestésico em tempo real. Exiba a prótese virtual no monitor e ajuste seu tamanho e localização para que ele seja posicionado congruentemente com a localização de seu membro perdido.

Em seguida, rendere objetos, como bolas flutuantes, no ambiente virtual para servir pontos de parada para as posições próximas e abertas da mão. Por fim, configure o programa de controle mestre para que, quando os dígitos virtuais entrarem em contato com os pontos de parada virtuais, um tom auditivo seja reproduzido após um atraso de tempo ajustável. Antes de iniciar o experimento, construa um arquivo de entrada para o programa de controle mestre que especifica as configurações de cada ensaio, bem como o controle e as condições experimentais.

Programar condições adicionais projetadas para analisar as contribuições para o órgão de intenção motora, sensação cinestésico e incompatibilidade temporal com a cinemática exibida da prótese virtual. Por exemplo, considere usar as cinco condições seguintes, movimento oposto, muito rápido, muito lento, atraso de início e sem feedback. Para iniciar cada teste, pressione o botão iniciar no programa de controle mestre, que move a mão virtual para a posição inicial, sinalizando o início do teste.

Na primeira sessão de treino, o participante conduza a mão até o ponto final do movimento e reproduz o tom auditivo 1.000 milissegundos após os dígitos virtuais chegarem ao ponto de parada virtual para 10 ensaios. Na segunda sessão de treinos, novamente o participante conduza a mão até o ponto final do movimento. Randomize os tons auditivos para que os intervalos de atraso de 300, 500 e 700 milissegundos sejam apresentados pelo menos cinco vezes cada.

Registre os participantes relataram verbalmente a estimativa do intervalo de atraso de tempo. Finalmente, prossiga com os conjuntos experimentais de 15 ensaios para cada condição. Apresentar as condições em uma ordem aleatória e administrar um questionário no final de cada condição.

Aqui, os resultados indicam a pontuação média para as quatro questões da agência, bem como quatro questões de controle para cada participante, e por cada condição de feedback. Uma classificação média maior que uma indica um acordo com uma determinada declaração, e zero indica neutralidade de acordo. As diferenças entre os intervalos de tempo reais e percebidos foram então mediadas entre os três participantes, e são apresentadas em relação à condição de feedback da linha de base.

Diferenças negativas maiores são uma indicação de um sentido implícito mais forte de agência, como com a condição muito rápida. Além disso, esses resultados mostram uma comparação de medidas explícitas e implícitas da agência. A condição muito rápida demonstrou a formação mais forte da agência, tanto explícita quanto implicitamente.

Pequenas modificações poderiam expandir nossas técnicas para estudar modalidades sensoriais adicionais, como o toque, e como elas afetam a agência. Além disso, adicionar medidas de propriedade de membros pode nos ajudar a entender as inter-relações entre agência e personificação. Esta técnica permitiu a exploração do papel do feedback do movimento perceptivo em uma interface de máquina neural no mecanismo intrínseco que o cérebro usa para estabelecer a autoria sobre os movimentos pretendidos.