27 октября 2016 г.
В данной статье описан новый метод оценки проприоцептивную дрейф на 2D плоскости, используя зеркальную иллюзию и сочетающего психофизического процедуру с использованием анализа машинного обучения.
Общая цель данной процедуры заключается в оценке и визуализации проприоцептивного дрейфа в 2D при свободном выборе положения руки участника. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы психофизики, инженерного дела и реабилитологии посредством исследования механизмов управления ощущением собственного тела. Основным преимуществом данной методики является возможность оценки и визуализации проприоцептивного дрейфа в 2D в условиях, когда участник может самостоятельно определять положение своей руки.
Понятие чувства собственного «я» изначально обсуждалось в области исследований реабилитации тела. Однако сейчас оно распространилось на инженерные разработки в контексте воплощения, такие как виртуальные аватары и искусственные тела. Начните с инструкции участнику выполнять постукивающие движения, сохраняя контакт пяткой ладони с зеркалом.
Затем запустите метроном с темпом 60 ударов в минуту. Попросите участника синхронно двигать обеими руками в соответствии со звуком метронома. Через несколько минут после начала постукивания убедитесь, что темп движений рук участника близок к одному циклу в секунду, сравнивая его со звуком метронома.
Начните с установки зеркала или грифельной доски на штатив в зависимости от условий эксперимента. Используйте зеркало для условия с визуальной обратной связью и грифельную доску для уравновешенного условия без визуальной обратной связи. Расположите участника рядом с зеркалом, которое установлено вдоль его срединной сагиттальной плоскости.
Убедитесь, что участник видит только зеркальное отражение своей левой руки и не видит свою настоящую правую руку. Затем проинструктируйте участника сосредоточиться на изображении левой руки в зеркале во время эксперимента. Разместите световозвращающие маркеры на кончике указательного пальца и на запястье правой руки участника.
Убедитесь с помощью участника, что тактильные ощущения в правой руке существенно не изменились из-за маркеров по сравнению с левой рукой. Затем наденьте на уши участника наушники с шумоподавлением, чтобы он не слышал метронома. Попросите участника переместить левую руку на 30 сантиметров вертикально и на 30 сантиметров горизонтально от нижнего правого угла зеркала и сохранять это положение левой руки на протяжении всего эксперимента.
Установите это положение в качестве начала координат поверхности 2D-плоскости. В завершение проинструктируйте участника поместить правую руку по другую сторону зеркала в любом положении и удерживать ее неподвижно до конца пробы. В начале пробы попросите участника нажать среднюю кнопку ножной педали, что вызовет звуковой сигнал в наушниках, служащий подтверждением нажатия педали.
После звукового сигнала попросите участника начать синхронно постукивать обеими руками по зеркалу с частотой 1 Гц. После того как участник совершит шесть движений руками, попросите его остановиться и ответить на вопрос о том, ощущает ли он, что правая и левая руки находятся в одном положении. Для ответа «да» используйте правую педаль, для ответа «нет» — левую.
Затем попросите участника переместить правую руку в другое положение по его выбору. После этого снова начните пробный запуск, как при тренировке. Убедитесь, что участник понимает задачу, и приступите к эксперименту.
На протяжении всего эксперимента контролируйте, чтобы темп постукиваний участника оставался примерно на уровне одного герца, сравнивая движения с метрономом. Сделайте перерыв после 100 испытаний, а эксперимент для другого условия проведите в отдельный день. Начните с определения 13 положений правой руки для сбора ответов в анкете о чувстве собственности и агентности.
Сообщите участнику, что ему предстоит выполнить ту же процедуру, что и ранее. После шести синхронных касаний правой и левой руками попросите его устно ответить на вопросы о чувстве собственности и агентности, используя семибалльную шкалу Лайкерта. Заполните баллы в анкете на основании полученных ответов.
Представьте шкалу оценок от минус трех, что означает «полностью не согласен», до плюс трех, что означает «полностью согласен», где ноль указывает на отсутствие согласия или несогласия, либо на неуверенность. Убедитесь, что участник понимает задачу. В завершение переместите правую руку участника в следующее положение и попросите его повторить испытание.
Формы областей, в которых участник не мог обнаружить пространственное смещение между положением левой и правой руки, различаются в зависимости от условий. Кроме того, размеры областей в условии с визуальной обратной связью значительно больше, чем в условии без визуальной обратной связи; это позволяет предположить, что смещение между визуальной и проприоцептивной обратной связью, необходимое для поддержания проприоцептивного дрейфа, составляет примерно 10 сантиметров. При этом сравнение визуализации проприоцептивного дрейфа и результатов анкетирования по чувству собственности и агентности показывает, что области смещения для поддержания этих феноменов концентричны и почти совпадают.
Эта методика может быть выполнена за один час при соблюдении всех правил. При проведении данной процедуры важно помнить о необходимости проверки того, правильно ли участник выполнил задание. После своей разработки эта методика открыла исследователям в области психофизики, инженерии и реабилитации возможность использовать данный многомерный метод для изучения чувства собственности и агентности в нескольких измерениях.
После просмотра этого видео у вас должно сложиться четкое представление о том, как оценивать поведение человека в ходе данного эксперимента по движению правой руки участника.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
В данной статье представлен новый метод оценки проприоцептивного дрейфа в 2D-плоскости с использованием зеркальной иллюзии. Этот метод сочетает в себе психофизические процедуры с анализом на основе машинного обучения.
Данный метод позволяет количественно оценить восприятие принадлежности тела по двум измерениям, что способствует снижению механистических рисков при разработке нейропротезов и реабилитационных устройств. Интегрируя объективное отслеживание движений с субъективной феноменологической оценкой, этот подход обеспечивает прогностическую достоверность при оценке воплощенности в человеко-машинных интерфейсах. Предложенный метод устраняет ключевой трансляционный разрыв в процессе валидации систем сенсорной обратной связи для реабилитации конечностей и проектирования воплощенных технологий.
Данный метод применяется на этапе открытий в биологии, обеспечивая проверку гипотез о механизмах воплощения перед идентификацией перспективных соединений при разработке технологий реабилитации.