Summary
私たちは、客観的な尺度が広く採用ラバーハンド錯覚パラダイムに用いることができる方法を示しています。この測定値は、十分に確立されたクロスモーダル合同タスクを変更することによって得られる。このタスクは、ゴム製の手の錯覚のような身体表現の変調のために重要な多感覚のプロセスの調査を可能にします。
Abstract
ラバーハンド錯覚（RHI）は、人気のある実験的なパラダイムである。参加者自身の隠された手が触れている間に参加者は、人工的なゴム手でタッチを表示します。表示およびフェルトタッチが同時に与えられた場合、これは、ゴム手が自分の手であることが魅力的な経験を誘導するのに十分である。 RHIは、脳が自分の体のための別個の身体表現を構築する方法を正確に調査するために使用することができる。このような表現は、外部世界との相互作用の成功のために重要である。 RHIの主観的な測定値を得るために、研究者は、典型的には、 "ゴムの手が私の手であるかのように私は感じました"などの速度文への参加を依頼する。ここでは、クロスモーダル合同タスクがこのパラダイムの中で客観的な行動指標を得るために使用することができる方法を示します。
私たちが採用するクロスモーダル一致タスクのバリアントは触覚目標と視覚ディストラクタのプレゼンテーションを伴う。ターグETSとディストラクタは、他にいくつかの試練と（ すなわち 、異なる指）不適合で（ つまり同じ指）空間的に合同である。不適合と合同試験のパフォーマンスの違い - クロスモーダル一致効果（CCE） - インデックスの多感覚の相互作用。重要なのは、CCEは、両方の手と同様、RHIのための両方の重要な要因であると見て感じたタッチの同期を表示することによって変調される。
RHIパラダイム内のクロスモーダルな一致タスクの使用は、いくつかの利点を有する。それは参加者が、人工の手を表示しながら何回、どのが幻想の間に取得することができる反復することができるシンプルな行動の尺度である。さらに、この測定値は、観察者と実験勢の影響を受けにくい。クロスモーダル合同タスクでRHIパラダイムの組み合わせは、身体representatの変調のために重要な多感覚のプロセスの調査のために、特に可能にRHIのようにイオン。
Introduction
我々は一般的に採用ラバーハンド錯覚パラダイムにおける効果の客観的な尺度は十分に確立されたクロスモーダル合同タスクとこのパラダイムを組み合わせることによって得ることができる方法を示しています。
参加者自身の隠された手が触れている間RHIでパラダイムの参加者は、人工的なゴム手でタッチを表示します。表示およびフェルトタッチが同時に与えられた場合、これはゴム手袋は、参加者の大半を自分の手であることが魅力的な経験を誘導するのに十分である。タッチがRHIが廃止または縮小される非同期次に指定された場合。名前が示すように、RHIパラダイムは通常、手を含み、しかし同じようなパラダイムも1-3体全体のために確立されています。このパラダイムを用いた実験では、身体表現を調節する条件を探索することができます。例えば以前の実験では実証されているボディ形状と同様の同期を見て、両方の与えられたタッチ4,5自分の身体の表現のための重要な手がかりである。このように、実験的なパラダイムとしてRHIがどのように自分の体のための脳構造と更新明確な表現が4-7に光を当てるために使用することができます。外部環境と対話するときにこのような身体表現は、多くの重要なプロセスをサポート。さらに、身体表現の変更は、例えば慢性疼痛、摂食障害と統合失調症の8-10のための多くの臨床疾患に関連しています。
異なる身体表現研究者の建設の基礎となるメカニズムは、ゴムの手の錯覚パラダイムで変調されているいくつかの措置を採用して調査する。一般的に、研究者は、次のような速度文に参加尋ねる "ゴムの手が私の手であるかのように私は感じましたが。" -3から3 7,11にスケールで。しばしば採用されている別のより間接的な尺度はPOSITIを示すように求め、参加者が含まれ自らの手で錯覚の前後12を誘導した。手の位置は、通常、RHIが（ "固有受容ドリフト"）誘発された後にゴム手に近いように知覚される。
ゴム手に突然の脅威は（例えば近づいてナイフ）13,14を認識されたときに研究者たちはまた、例の皮膚コンダクタンス応答の指標RHIで実験操作の効果を、生理的に対策を採用している。 RHIはまた、15を測定することができる小型の皮膚の温度変化に関係している。これらの生理学的な手段の利点は、潜在的な実験勢の影響を受けにくいので、自動的に発生することである。これらの技術の潜在的な欠点は、実験操作を通して生理反応の適応があります。さらに、これらの措置が入り込む生理学的プロセスは、一般的に（例えば、特定の患者群では規制緩和することができます慢性疼痛、摂食障害と統合失調症は、15で補足資料を参照してください）。
当社の具体的な目的は、可能なオブザーバーまたは実験者バイアスの影響を受けにくいラバーハンド錯覚に効果の客観的な行動指標を得た。この目的のために我々はクロスモーダル合同タスクとRHIを組み合わせる。 、追加の刺激が異なるモダリティ16,17に示されている間、この作業では、1モダリティにおけるターゲットの高速化さ強制選択位置差別を伴う。この測定値は、このような生理学的対策とは異なり、何度も繰り返し投与することができる比較的単純な作業を伴う。参加者は人工的な手を表示しながらさらに、 "固有受容ドリフト"とは異なり、この尺度は、幻想の間をオンラインで取得することができる。とクロスモーダル合同タスクでRHIパラダイムの組み合わせは、変調のために重要である多感覚プロセスの調査のために、特に可能にRHI 4,5,18のような身体表現のlations。私たちは、CCEの措置が患者群における身体表現の変化を研究するのに適していると思います。私たちは、これが特に認知、動機や一般RHIのより主観的、生理対策に影響を与える可能性の生理的変化の範囲を含む疾患の研究のためのケースだと思います。
我々はRHIに使用する変形例では、触覚ターゲット（短振動）が、一方の別の指（例えば人差し指と中指用）に提示される。参加者は、単に自由に手で二つのボタンのいずれかを押すことによって、触覚刺激を受けた指を示すように求められます。ディストラクタは、表示ゴム手の指の上にマウントされている視覚刺激（小さなライトの簡単なちらつき）です。これらの視覚刺激、触覚刺激に時間的に近い起こる。重要なのは、視覚刺激は、同じ指に表示 - 空間的に一致する - 番目の半分eは、時間と他の指で発生 - 空間的に一致しない - 他の半分。空間的に一致しない視覚刺激は、このプロセスを遅らせることができるのに対し、空間的に合同な視覚刺激は、触覚ターゲットの局在性を向上。クロスモーダル一致効果（CCE）として知ら不適合と合同の試験間のパフォーマンスの全体的な違いは、触覚ターゲット位置を識別するため、インデックスの多感覚インタラクション上の視覚情報の影響を反映している。
RHIに手フォーム19-21と同様に与えられたタッチ22の同期を表示するCCEの大きさを決定する。つまり、CCEマグニチュードインデックスはいくらゴムの手の近くに視覚刺激は、自分の手でタッチへの応答に影響を与える。参加者が自分の手になるゴム手袋が発生したときに視覚と触覚刺激に対するCCEが増加する。それは、RHIは多感覚Pの変化につながると考えられているおそらく触覚と視覚刺激5,18間の相互作用を増大させるrocessing。
我々は以前RHI 22の実験の効果を調査するためにRHIとクロスモーダル一致タスクの組み合わせを使用している。他のものはCCEの大きさは、本体23の表現よりグローバルな側面を伴う全身錯覚で尺度として用いることができることを示している。本研究では参加者が自分の背中に触覚振動刺激の位置を判別し。同時に、参加者はカメラとヘッドマウントディスプレイを介して 、自分の体の後ろに2メートルに立っているかのよう位置から自分の体を見て。また、参加者はいずれかの触覚ターゲット（合同試験）として、あるいは別の場所（不適合試験）の同じ場所で光っていたライトを見ることができました。クロスモーダル合同タスクに加えて、著者らはまた、参加者の背中を撫で。このストロークは同期のどちらかだった見てストロークまたは非同期でchronyの。この操作は、体の所有者の経験の平均差に起因するともCCEの大きさに影響を与えた。このように、CCEの大きさは、RHIで同様に '全身錯覚'の両方の変化を客観的な尺度として使用することができます。クロスモーダル合同タスクでこれらのパラダイムの組み合わせは、これらの幻想の発生にとって重要な多感覚のプロセスのプロービング、特に許す。我々は今我々はRHIパラダイムでクロスモーダル一致タスクを実装する方法の詳細なステップバイステップの説明を提供します。
Protocol
1。実験の設定
- 素材とラバーハンドイリュージョンセットアップのセットアップ
- 参加者自身の手のためのカバーを含むRHIパラダイムのためにボックスを使用します。また、肩と腕の参加者だけでなく、手首に上がるゴムの手の部分をカバーするためにガウンを使用します。
- 人工の手を取得します。この手は必ずしもゴムで作られた（ゴム手は精液の仕事7で使用されていたので、名前'ラバーハンド錯覚'が与えられた）する必要はありません。例えばプロテーゼを用いることができる。
- RHIにブラシストロークを実現するために2つの柔らかいブラシを使用してください。
- メトロノーム、あらかじめ録音した音声ファイルやブラシストロークを実現し実験するためのタイミング信号を提供するために、実験的なソフトウェアを使用してください。
- 実験のセットアップ-材料とクロスモーダル一致タスクのセットアップ
- クロスモーダル合同タスクの場合、tactorsを使用触覚刺激を提供します。例えば、小型スピーカーは、骨伝導体（補聴器から）や電磁ソレノイド型刺激装置を用いることができる。ゴム手にとって 'ダミーtactors'を使用します。
- インターフェースカードまたはTTLパルスを介して、コンピュータのサウンド出力を経由して触覚刺激の配信を制御します。
- ボックス内のスピーカーの位置を固定する。
- 発光ダイオード（LED）は、視覚刺激を提供するために、例えば使用。これらはコンピュータパラレルカードからTTLパルスで制御され、USBポートまたは電池を使用して、たとえば電源を供給できます。
- プログラム刺激プレゼンテーションに実験的なソフトウェアを使用してください。
- 触覚刺激の配信中に発生する可能性のある潜在的な音をブロックします。使用例のヘッドフォンとホワイトノイズのために。
- 応答ボックス、コンピュータのマウスやキーボードを使用して例えば応答を記録。
2。参加者
- 実験のすべての側面は、協定のwにありi番目の倫理基準は、ヘルシンキの1964年宣言に起工し、私たちの地元の倫理委員会（マッコーリー大学ヒューマン研究倫理委員会、オーストラリア）によって承認されている。
- 実験開始前に参加するための書面によるインフォームドコンセントを取得します。
- 特に刺激を受けた場所については、視覚または触覚障害を持つ参加者は除外する必要があります。
3。実験手順
- 参加者が楽な姿勢で座っていることを確認します。
- 参加者が自分自身の手ゴム手を見ることができないことを確認してください。
- トレーニングブロックを含むので、参加者は、クロスモーダル合同タスクに慣れる。理想的には最初の触覚の目標に参加者を慣らすためにクロスモーダルな視覚刺激せずに練習試行を使用して、視覚刺激提示と無行く試験（下記参照）との練習試行を使用しています。
- 各クロスモーダル一致トライアル現在のものでどちらか空間的に合同な場所（同じ指）または不適合の場所（別の指）内のいずれかの場所に触覚刺激と1視覚刺激、。
- として高速など可能な限り、正確な触覚のターゲットの場所を答えると区別するため、参加者に指示します。
- 参加者は実験を通して凝視べきライトの間に固定点を見つけます。
- 参加者が刺激を見ていることを確実にするために、無行く試験を使用してください。たとえば、両方の場所でライトが同時にオンにした場合の応答を保留する参加者に依頼してください。参加者は、定期的にこれらの試験の間にボタンを押すと、これは、彼らがライトを見ていないことを示すことができます。
- 前掲スレッショルド刺激を使用して、参加者が刺激を見ること/感じることができることを確認してください。
- visuotactileクロスモーダル刺激の間に短い遅延（150-250ミリ）RHI自体にこれらの刺激の干渉を低減するために、をご紹介します</李>
- 条件ごとに合同で不適合の試験（約60〜100試験）に十分な数を含めます。
- ランダム化されたシーケンス内の異なる場所に合同で不適合試験を提示。
- レスポンス要件およびマッピングはCCEマグニチュード24に影響を与える可能性があることに留意してください。
- すべてのクロスモーダル合同試験前に一度クロスモーダル合同のタスクの前に1〜3分間撫で、次にストロークRHIを使用するブラシを誘導するために。
- 両手を同時に、同じ場所で触れられるべきでなでるRHI錯覚使用同期ブラシを、誘導する。
- 両手がオフセット時間的にストロークされるべき制御条件として、なでる非同期を使用してください。
- 実験者が快適になでるを実行できることを確認します。
- また、RHIのパラダイムの間主観的経験を監視するRHIの評価尺度を使用することができます。一部の研究者は、客観的かつ主観的なの両方を使用することをお勧め例えば25用ゴム手錯覚パラダイム対策。タスク自体はRHIの経験を調節することができるので、効果をCCEにそれを比較したい場合は、タスクブロックの後に定格応答を取得します。
4。データ解析
- 参加者があまりにも早く答え（ 例えば刺激開始後200ミリ秒より速い）または遅すぎる（ 例えば後でより1,500ミリ秒）において、試験は分析から破棄されるべきである：捨て試行回数のための条件の間の潜在的な有意差のチェックを。
- ノー行く試験で誤報の数を分析：誤報の数のための条件の間の潜在的な有意差を確認してください。
- 各参加者と各条件のパフォーマンス指標の平均値や中央値（速度と精度の応答エラーの応答時間）を取得します。
- 唯一の正しい試験のための応答時間を使用しています。
- それはRESPONSを組み合わせることも可能である逆効率（IE）=応答時間/エラー17：シングル測定に電子時間とエラーが発生しました。
- すべての試験と条件の不適合マイナス合同試験に関する=パフォーマンスを計算し、クロスモーダル一致効果を示す。
- 条件の違い（ 例えば ANOVA、t検定）の統計的有意性を評価するために、統計的検定を使用してください。
Representative Results
CCEの大きさはRHIで有意に変調される。 図2と図3に我々は22を行ってきた以前の研究から、代表的な結果を提示する。 図2の応答時間と応答エラーのCCEの両方が異なるRHI条件間で有意に異なっていた。 RHIは、RHIを軽減または廃止なでる非同期に比べて同期がなでるで誘導されたときにCCEの大きさは有意に増加した。 図3では、我々はなでるブラシが毎クロスモーダル一致タスクの前に配信されなかった実験からのデータを示している。その代わりに、ブラッシングはブロックされ、試験の全体の大きなセットの前に与えられた。この設計ではCCEが大幅に変調されない。
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図1。概要とセットアップ手順が。実験参加者の実際の手のカバー、ゴム手、tactors、ライト、ブラシおよび応答装置を含む。参加者とゴム手のカバー手がRHIを誘導するために同期ブラッシングされています。ブラシストロークは、すべてクロスモーダル一致試験に先立って与えられている。不適合と合同試験のパフォーマンスの違い-クロスモーダル一致効果（CCE） - 。RHI内のインデックスの変化はより大きい数字を表示するには、ここをクリックしてください 。
図2。クロスモーダル合同効果（CCE）は、応答時間と応答誤差の両方に示されている。 らから適応。パーミッション（実験2からなでる同期および非同期の平均）と（2010）、。
図3。クロスモーダル一致効果（CCE）は、許可を得て、 なでるブラシがクロスモーダル一致試験に先立って行われ、この場合は1つのブロックのみの試験の集合前と同じように。Zopf ら （2010）から適応されていないRHI条件間に有意差はありません （同期および非同期の平均は、実験1からなでる）。
Discussion
我々は、一般的に用いRHIパラダイムにおける効果の客観的な尺度は十分に確立されたクロスモーダル合同タスクとこのパラダイムを組み合わせることによって得ることができる方法を実証した。 RHIが誘導されるとクロスモーダル一致効果の大きさが大幅に増加する。
ラバーハンド錯覚パラダイムで与えられる刺激は、そのような身体の所有権とボディ場所などのボディ関連の経験のいくつかの側面を変調する。研究が知覚恒常性と行動に関連するいくつかのプロセスがRHI 14,15,22,26,27で変調されているという証拠を提供してきました。重要なのは、クロスモーダル合同タスクでRHIパラダイムの組み合わせは、これらの側面のすべてのために重要である多感覚プロセスの調査のために特にできます。
手とRHIでなでるだけでなく、全身の錯覚での同期の両方の視野は、アルに示されている従ってCCE 20,22,23の大きさは調節する。クロスモーダル合同タスクが何度も繰り返さ、観察および実験勢の影響を受けにくいことができる比較的単純なオンライン測定を提供する。
このタスクを使用することの潜在的な欠点は、それがより多くの時間がかかる可能性があることであり、他の手段と比較して、より洗練された技術的にすることができる。また、RHIの効果を測定すること自体が錯覚を調節することができる。クロスモーダル合同タスクの重要な課題は、それが独立して、ブラシのストローク自体はこうしてRHIでなでるブラシの効果を妨害する可能性が身体表現changes.Theクロスモーダル一致タスクを調節することができる多感覚視覚と触覚の刺激を伴うことである。私たちは、それぞれのクロスモーダル一致試験に先立ってなでることがちょうど試験22のセット全体の冒頭でなでるよりも効果的であることがわかった。さらに、Aspellはら （2009）財団D（150-250ミリの小さな遅延で例えば）さらに離れクロスモーダル一致タスクの視覚と触覚刺激を提示する前に、ストロークの効果を増加させること。このようなわずかな遅延は依然として多感覚インタラクション28は可能ですが、RHIの操作にvisuo-触覚刺激の干渉を低減します。さらに、実際のハンド22の比較的近くにゴム製の手を置くと同時に、クロスモーダル一致タスクを使用するときに同期をなでるの効果が低下することがわかった。ほとんどの場合、これは、比較的長い刺激間隔（最大15分）が一因であると非同期の状態はまた、通常の場合よりも "小さい非同期"この条件 "より多くの同期"または意思クロスモーダルvisuotactile刺激を含む可能性がある理由の一つ。したがって、我々は、このメソッドを実装する手の間に大きな距離を使うことをお勧めします。すべてのすべてで、クロスモーダルcongruにおける多感覚刺激encyタスクは、それ自体が全体的に同期または非同期多感覚刺激の量を変えることによって身体表現を調節することができる。錯覚パラダイムにおける非同期刺激と同期比較するとき、それはブラシが比較的全体の同期または非同期の視覚触覚刺激にリードをなでるようにすることが重要である。これはvisuotactileクロスモーダル一致タスク刺激間の短い遅延をなでると使用トライアル·バイ·トライアルブラシによって達成することができる。
我々の以前の研究では、CCE 22 RHI操作の効果を実証した。しかしながら、他のRHI対策に研究されている他の態様は、まだ調査される必要がある。所有権の経験例えばRHIの程度が大きさをCCEと時間をかけてCCE大きさが変更された場合に関連している場合例えば、それは勉強する興味深いものになるだろう。 RHIの間CCE効果がcomparはある場合また、調査する興味深いものになるだろう本当の手で同じタスクに観察された結果にできる。
要約すると、我々は、クロスモーダル一致タスクがゴム製ハンド錯覚の対物行動の指標を得ることができることを実証した。この行動のタスクは比較的単純であり、我々は、それが身体表現と一般集団と同様に、患者群の両方で、基礎となる多感覚処理の変化を研究するのに適していると思います。しかし、この措置は、ゴムの手の錯覚29における主観的経験に因果関係ないかもしれないことに注意することが重要です。それは客観的かつ主観的な両方の対策が共通または類似の多感覚のメカニズムではなく、おそらくまた別のメカニズムに依存している可能性があります。研究課題に応じて、客観的な行動の指標とも評価尺度を使用してもっとたくさんの主観的な測定値を得ることをお勧めかもしれません。
Disclosures
著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。
Acknowledgments
MAWは、オーストラリア研究評議会からのエリザベス女王二世フェローシップ（DP 0984919）によって資金を供給される。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| artificial hand | Otto Bock Australia Pty. Ltd | passive arm prostheses | other company or custom made is possible |
| paint brushes | |||
| custom-made box | e.g. cardboard or wood | ||
| 2 tactors e.g. small speakers | Altronics, China | C0600 (Mylar Cone Speaker) | other tactors can be used for example bone conductors (from hearing aids, e.g. Oticon) or electromagnetic solenoid-type stimulators (e.g. dancerdesign.co.uk) |
| 2 light-emitting diodes (LEDs) | A-Bright Industrial Co., LTD | AL-513YD-004 | |
| computer with mouse | |||
| Presentation software | Neurobehavioural Systems | Presentation | other software can be used |
| headphones and recorded sound file as metronome |
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