Summary
Nous démontrons comment une mesure objective peut être utilisé dans le caoutchouc main illusion paradigme largement utilisée. Cette mesure est obtenue en modifiant la tâche bien établie congruence intermodale. Cette tâche permet d'étudier des processus multi-sensoriels qui sont essentiels pour les modulations des représentations du corps comme dans la main illusion de caoutchouc.
Abstract
L'illusion de la main en caoutchouc (RHI) est un paradigme expérimental populaire. Les participants considèrent contact sur une main en caoutchouc artificiel tout est touché propre main cachée des participants. Si les touches vus et sentis sont donnés en même temps, alors c'est suffisant pour induire l'expérience convaincante que la main de caoutchouc est sa propre main. L'IRB peut être utilisée pour étudier exactement comment le cerveau construit des représentations du corps distincts pour son propre corps. Ces représentations sont cruciales pour les interactions fructueuses avec le monde extérieur. Pour obtenir une mesure subjective de la RHI, chercheurs demandent généralement aux participants aux états des taux tels que «Je me sentais comme si la main en caoutchouc étaient ma main". Ici, nous démontrons comment la tâche de congruence intermodale peut être utilisé pour obtenir une mesure comportementale objectif dans ce paradigme.
La variante de la tâche de congruence intermodale nous employons implique la présentation des plateaux tactiles et distracteurs visuels. Targets et distracteurs sont spatialement congruent (ie même doigt) sur certains essais et incongrues (ie doigt différent) sur les autres. La différence de performance entre les essais incongrues et congruent - l'effet de congruence intermodale (CCE) - indices des interactions multisensorielles. Surtout, le CCE est modulée à la fois par l'affichage d'une part, ainsi que la synchronisation de contact vu et senti, qui sont deux facteurs importants pour la RHI.
L'utilisation de la tâche de congruence intermodale dans le paradigme RHI présente plusieurs avantages. Il s'agit d'une mesure comportementale simple qui peut être répété plusieurs fois et qui peut être obtenu au cours de l'illusion tandis que les participants voient la main artificielle. En outre, cette mesure n'est pas susceptible d'observateur et expérimentateur biais. La combinaison du paradigme RHI à la tâche de congruence intermodale permet en particulier pour l'étude des processus multi-sensoriels qui sont essentiels pour les modulations de représentat du corpsions que dans la RHI.
Introduction
Nous démontrons comment une mesure objective des effets dans le caoutchouc main illusion paradigme couramment employé peut être obtenue en combinant ce paradigme avec la tâche bien établie congruence intermodale.
Dans la RHI participants de paradigme Voir Touch sur une main en caoutchouc artificiel tout est touché propre main cachée des participants. Si les touches vus et sentis sont donnés en même temps, alors c'est suffisant pour induire l'expérience convaincante que la main de caoutchouc est sa propre main pour la majorité des participants. Quand tactile est donnée de manière asynchrone puis la RHI est abolie ou réduite. Comme son nom l'indique, le paradigme RHI implique généralement une part, les paradigmes cependant similaires ont également été établis pour des corps entiers 1-3. Des expériences utilisant ce paradigme peuvent explorer les conditions qui modulent les représentations du corps. Des expériences précédentes ont montré par exemple que les deux affichage d'une forme de corps ainsi que la synchronie de lacontact donné sont des repères importants pour la représentation de son propre corps 4,5. Ainsi, la RHI comme un paradigme expérimental peut être utilisé pour faire la lumière sur la façon dont les constructions du cerveau et mises à jour des représentations distinctes pour son propre corps 4-7. Ces représentations du corps soutiennent de nombreux processus vitaux lors de l'interaction avec l'environnement extérieur. En outre, les changements de représentation du corps sont liés à de nombreux troubles cliniques par exemple la douleur chronique, les troubles alimentaires et 8-10 de la schizophrénie.
Pour étudier les mécanismes sous-jacents à la construction de représentations corps distincts chercheurs ont eu recours à plusieurs mesures qui sont modulés dans le caoutchouc main illusion paradigme. Généralement, les chercheurs demandent aux participants de déclarations de taux tels que «Je me sentais comme si la main en caoutchouc étaient ma main." sur une échelle de -3 à 3 7,11. Une autre mesure plus indirecte qui a souvent été employée consiste à demander aux participants d'indiquer le positisur leur propre main avant et après l'illusion a été induite 12. La position des mains est généralement perçu comme étant plus proche de la main en caoutchouc après la RHI est induit («dérive proprioceptive").
Les chercheurs ont également utilisé des mesures physiologiques à l'index l'effet des manipulations expérimentales de la RHI, par exemple les réponses de conductance de la peau en cas de menace soudaine (par exemple un couteau approchant) à la main en caoutchouc est perçu 13,14. L'IRB a également été liée à de faibles variations de température de la peau qui peuvent être mesurés 15. L'avantage de ces mesures physiologiques, c'est qu'ils se produisent automatiquement et sont donc moins sensibles à des biais expérimentaux potentiels. Les inconvénients potentiels de ces techniques incluent l'adaptation de la réponse physiologique à travers la manipulation expérimentale. En outre, les processus physiologiques de ces mesures puiser dans peuvent généralement être déréglementés dans certains groupes de patients (par exemplela douleur chronique, troubles de l'alimentation et de la schizophrénie, voir du matériel supplémentaire en 15).
Notre objectif spécifique était d'obtenir une mesure comportementale objective des effets de l'illusion de la main en caoutchouc, ce qui est moins sensible à l'observateur possible ou biais de l'expérimentateur. A cet effet, nous avons combiné la RHI à la tâche de congruence intermodale. Cette tâche implique accéléré les discriminations de localisation choix forcé de cibles dans une modalité tout, des stimuli additionnels sont présentés dans un autre modalité 16,17. Cette mesure implique donc une tâche relativement simple qui, contrairement aux mesures physiologiques peut être administré de façon répétée de nombreuses fois. En outre, contrairement à la «dérive proprioceptive" cette mesure ne peut être obtenu en ligne au cours de l'illusion tandis que les participants voient la main artificielle. Et la combinaison du paradigme RHI à la tâche de congruence intermodale permet en particulier pour l'étude des processus multi-sensoriels qui sont critiques pour modutions des représentations du corps comme dans la RHI 4,5,18. Nous pensons que la mesure de la CCE est adapté pour étudier les changements dans les représentations du corps dans les groupes de patients. Nous pensons que cela est particulièrement le cas pour l'étude des troubles qui comprennent une gamme d'aptitudes cognitives, de motivation ou de changements physiologiques qui pourraient avoir une incidence généralement des mesures plus subjectives et physiologiques de la RHI.
Dans la variante que nous utilisons pour la RHI, cibles tactiles (vibrations courtes) sont présentés à différents doigts (par exemple index et le doigt du milieu) d'une main. Les participants sont simplement invités à indiquer quel doigt a reçu la stimulation tactile en appuyant sur l'un des deux boutons avec la main libre. Les distracteurs sont des stimuli visuels (bref clignotement de petites lumières) qui sont montés au-dessus des doigts de la main en caoutchouc vu. Ces stimuli visuels apparaissent proches dans le temps aux stimuli tactiles. Surtout, les stimuli visuels apparaissent sur le même doigt - l'espace congru - la moitié des ee temps de se produire et d'autre doigt - spatialement congruente - l'autre moitié. Stimuli visuels dans l'espace congruents améliorer la localisation de la cible tactile, tandis que les stimuli visuels dans l'espace incongrues peuvent ralentir ce processus. La différence globale entre les performances des essais incongrues et congruent, connu comme l'effet de congruence intermodale (CCE), reflète l'influence de l'information visuelle sur la discrimination des emplacements cibles tactiles et donc index interactions multisensorielles.
Affichage d'une forme de main de 19 à 21 ainsi que le synchronisme de la touche donnée dans la RHI 22 détermine l'amplitude de la CCE. En d'autres termes, les indices de magnitude CCE combien les stimuli visuels près de la main en caoutchouc influencent la réponse à la touche sur sa propre main. Lorsque les participants l'expérience de la main en caoutchouc pour être sa propre main puis le CCE pour les stimuli visuels et tactiles est augmentée. On pense que la RHI entraîne des changements dans multisensorielle processing qui augmente probablement les interactions entre les stimuli tactiles et visuelles 5,18.
Nous avons déjà utilisé la combinaison de la RHI et la tâche de congruence intermodale pour étudier les effets expérimentaux dans la RHI 22. D'autres ont montré que l'ampleur de la CCE peut être utilisé comme une mesure dans les illusions du corps entier qui impliquent des aspects plus globaux de représentations du corps 23. Dans cette étude, les participants discriminées l'emplacement des stimuli de vibrations tactiles sur leurs dos. Dans le même temps participants ont vu leur corps d'une position comme si debout à 2 m derrière leur propre corps par l'intermédiaire d'une caméra et une tête montée affichage. Les participants ont pu également voir les lumières qui étaient soit flashé au même endroit que les cibles tactiles (essais congruents) ou dans un endroit différent (essais incongrues). En plus de la tâche de congruence intermodale, les auteurs ont également caressé le dos des participants. Cette caressant était soit en synchronie avec des traits vus ou asynchrone. Cette manipulation a provoqué en moyenne une différence dans l'expérience de la propriété du corps et a également affecté l'ampleur de la CCE. Ainsi, l'amplitude du CCE peut être utilisé comme une mesure objective des changements à la fois dans la RHI et aussi dans la "illusion du corps entier. Des combinaisons de ces paradigmes avec la tâche de congruence intermodale permettent, en particulier, pour sonder des processus multi-sensoriels qui sont essentiels pour l'apparition de ces illusions. Nous allons maintenant donner une description détaillée de la façon dont nous avons implémenté la tâche de congruence intermodale dans le paradigme RHI étape par étape.
Protocol
1. Dispositif expérimental
- Matériel et configuration pour la configuration de l'Illusion de main en caoutchouc
- Utilisez une boîte pour le paradigme RHI qui comprend une couverture pour la propre main de participants. Utilisation d'une robe à couvrir également l'épaule et du bras du participant ainsi que la partie de la main en caoutchouc qui va jusqu'au poignet.
- Obtenir une main artificielle. Cette main ne doit pas nécessairement être fabriqués à partir de caoutchouc (le nom de «main caoutchouc illusion» a été donné à cause d'une main en caoutchouc a été utilisé dans le travail séminal 7). Par exemple prothèses peuvent être utilisés.
- Utilisez deux brosses douces pour livrer des coups de pinceau dans la RHI.
- Utilisez un métronome, un fichier sonore pré-enregistrée ou logiciel expérimental pour fournir des signaux de synchronisation pour l'expérimentateur qui délivre les coups de pinceau.
- Dispositif expérimental - Matériel et installation pour le Groupe de congruence intermodale
- Pour la tâche de congruence intermodale, utilisez contacteurspour fournir des stimuli tactiles. Par exemple petits haut-parleurs, les conducteurs d'os (à partir de prothèses auditives) ou électromagnétiques stimulateurs de type solénoïde peuvent être utilisés. Utilisez 'contacteurs factices pour la main en caoutchouc.
- Contrôler la prestation de stimulus tactile via la sortie audio de l'ordinateur, via une carte d'interface ou des impulsions TTL.
- Fixer la position des enceintes dans la boîte.
- Utilisez par exemple des diodes émettrices de lumière (LED) pour délivrer des stimuli visuels. Ceux-ci peuvent être contrôlés avec des impulsions TTL d'une carte parallèle de l'ordinateur et sous tension par exemple en utilisant un port USB ou piles.
- Utilisez un logiciel expérimental pour la présentation du stimulus du programme.
- Bloquer tout son potentiel qui pourrait survenir pendant la prestation des stimuli tactiles. Par exemple, les écouteurs d'utilisation et du bruit blanc.
- Notez les réponses par exemple en utilisant une boîte de réponse, une souris d'ordinateur ou un clavier.
2. Les participants
- Tous les aspects de l'expérience sont en accord avecvec les normes éthiques énoncés dans la Déclaration d'Helsinki de 1964 et ont été approuvées par notre comité d'éthique local (comité d'éthique de l'Université Macquarie Human Research, Australie).
- Obtenir par écrit le consentement éclairé de participation avant le début de l'expérience.
- Les participants ayant des déficits visuels ou tactiles en particulier pour les sites stimulés doivent être exclus.
3. Procédure expérimentale
- S'assurer que les participants sont assis dans une position confortable.
- Veiller à ce que les participants puissent voir la main en caoutchouc et non de leur propre main.
- Inclure des blocs de formation pour les participants de se familiariser avec la tâche de congruence intermodale. Utiliser idéalement premiers essais de pratique sans stimuli visuels intermodale afin d'habituer les participants aux objectifs tactiles et ensuite utiliser des essais pratiques avec la présentation du stimulus visuel et no-go essais (voir ci-dessous).
- Sur chaque intermodale congruence essai présente unestimulus tactile et un stimulus visuel à l'un des emplacements, soit dans des endroits spatialement congruents (mêmes doigts) ou des lieux incongrus (différents doigts).
- Demandez aux participants de réagir et de discriminer la localisation des cibles tactiles aussi vite et aussi précisément que possible.
- Localisez un point de fixation entre les lumières de laquelle les participants doivent fixer toute l'expérience.
- Utilisez No-Go essais afin de s'assurer que les participants se penchent sur les stimuli. Par exemple demander aux participants de refuser de donner leur réponse si les lumières dans les deux endroits s'allument en même temps. Lorsque les participants appuyez sur un bouton régulièrement au cours de ces essais, cela peut indiquer qu'ils ne sont pas en regardant les lumières.
- Utilisez stimuli supra-seuil et assurez-vous que les participants puissent voir / sentir les stimuli.
- Introduire un délai court (150 à 250 ms) entre stimuli intermodale visuo-tactile, afin de réduire les interférences de ces stimuli sur la RHI elle-même. </ Li>
- Inclure nombre suffisant d'essais congruents et incongrues pour chaque état (environ 60-100 essais).
- Présenter essais congruents et incongrues dans des endroits différents dans un ordre aléatoire.
- Gardez à l'esprit que les exigences de réponse et les mappages pourraient influer sur l'ampleur CCE 24.
- Afin d'inciter l'utilisation brosse RHI caresser pendant 1 à 3 minutes avant que la tâche de la congruence intermodale et puis course une fois avant chaque épreuve de la congruence intermodale.
- Pour induire l'illusion utilisation brosse synchrone RHI caressant, où les deux mains doivent être touchés en même temps et au même endroit.
- Utilisez asynchrone caressant comme une condition de contrôle, où les deux mains doivent être caressés avec un décalage temporel.
- Assurez-vous que l'expérimentateur peut confortablement effectuer le caresser.
- Vous pouvez également utiliser des échelles de notation RHI pour surveiller les expériences subjectives pendant le paradigme RHI. Certains chercheurs suggèrent d'utiliser à la fois objective et subjectivemesures pour la main en caoutchouc le paradigme de l'illusion par exemple 25. Obtenir les réponses de notation après le bloc de tâche si vous souhaitez comparer au CCE effets parce que la tâche elle-même peut moduler l'expérience RHI.
4. Analyse des données
- Les essais dans lesquels les participants ont répondu trop vite (par exemple plus rapide que 200 ms après le début du stimulus) ou trop lentement (par exemple au plus tard 1500 msec) doivent être éliminés de l'analyse: un chèque d'éventuels écarts importants entre les conditions de nombre d'essais au rebut.
- Analyser le nombre de fausses alarmes dans no-go essais: vérifier les éventuels écarts importants entre les conditions de nombre de fausses alarmes.
- Obtenir la moyenne ou de la médiane des mesures de performance (temps de réponse pour la vitesse et erreur de réponse pour la précision) pour chaque participant et chaque condition.
- N'utilisez que des temps de réponse pour les essais corrects.
- Il est également possible de combiner les response temps et d'erreurs pour une seule mesure: Efficacité Inverse (IE) = Temps de réponse / erreur 17.
- Calculer et représenter les effets de congruence intermodale = performances sur les essais incongrues moins congruent pour chaque essai et l'état.
- Utilisez les tests statistiques afin d'évaluer la signification statistique des différences de condition (par exemple ANOVA, t-tests).
Representative Results
L'ampleur de la CCE est significativement modulée dans la RHI. Dans les figures 2 et 3, nous présentons des résultats représentatifs d'une étude précédente, nous avons effectué 22. Dans la figure 2 à la fois la CCE pour le temps de réponse et les erreurs de réponse significativement différente entre les différentes conditions RHI. L'ampleur du CCE a été significativement augmentée lorsque la RHI a été induite avec synchrone caresser par rapport à asynchrone caressant qui réduit ou supprime la RHI. Dans la figure 3, nous décrivons les données d'une expérience où pinceau caressant n'a pas été livré avant chaque tâche de congruence intermodale. Au lieu de cela, le brossage a été bloqué et être avant tout un ensemble plus large de procès. Dans cette conception, la CCE n'est pas significativement modulée.
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Figure 1. Présentation configuration et de procédure. Le dispositif expérimental comprend une couverture pour la main du participant réel, une main en caoutchouc, contacteurs, des lumières, des pinceaux et un dispositif de réponse. La main couverte de participant et la main en caoutchouc sont brossées synchrone pour induire la RHI. Les coups de pinceau sont donnés avant chaque essai de congruence intermodale. La différence de performance entre les essais incongrues et congruent - l'effet de congruence intermodale (CCE) -. Index changements dans la RHI Cliquez ici pour agrandir la figure .
Figure 2. L'effet de congruence intermodale (CCE) est indiqué pour les temps de réponse et les erreurs de réponse. et al. (2010), avec la permission (moyenne synchrone et asynchrone caressant de l'expérience 2).
Figure 3. Effet de congruence intermodale (CCE) ne différait pas significativement entre les conditions de RHI lorsque pinceau caressant n'est pas effectué avant les essais de congruence intermodale et dans ce cas seulement comme un seul bloc avant une série d'essais. Adapté de Zopf et al. (2010), avec la permission (moyenne synchrone et asynchrone caressant de l'expérience 1).
Discussion
Nous avons montré comment une mesure objective des effets dans le paradigme RHI couramment employé peut être obtenue en combinant ce paradigme avec la tâche bien établie congruence intermodale. L'ampleur de l'effet de congruence intermodale est significativement augmentée lorsque la RHI est induite.
Stimulation comme indiqué dans le caoutchouc main illusion paradigme module plusieurs aspects des expériences liées au corps comme corps-propriété et le corps-lieu. La recherche a démontré que plusieurs processus liés à la perception, l'homéostasie et l'action sont modulés dans la RHI 14,15,22,26,27. Surtout, la combinaison du paradigme RHI à la tâche de congruence intermodale permet en particulier pour l'étude des processus multi-sensoriels qui sont essentiels pour l'ensemble de ces aspects.
La visualisation de la main et la synchronie de caresser dans le RHI, ainsi que dans l'ensemble de l'illusion du corps, a été montré pour alafin de moduler l'amplitude de la CCE 20,22,23. La tâche de la congruence intermodale fournit une mesure en ligne relativement simple qui peut être répété plusieurs fois et n'est pas susceptible d'observateur et de biais expérimentaux.
Les inconvénients potentiels de l'utilisation de cette tâche sont qu'il peut être plus de temps et peut être techniquement plus sophistiqué par rapport à d'autres mesures. En outre, la mesure des effets de la RHI peut se moduler l'illusion. Le défi important pour la tâche de congruence intermodale est qu'elle implique stimuli multisensorielle visuelles et tactiles, qui peuvent être indépendamment de pinceau caressant moduler corps représentation changes.The tâche de congruence intermodale se pourrait donc interférer avec les effets de pinceau caressant dans la RHI. Nous avons constaté que caresser avant chaque essai de congruence intermodale est plus efficace qu'une simple caresse au début de toute une série d'essais 22. En outre, Aspell et al. (2009) founD que la présentation de stimuli visuels et tactiles de la tâche de congruence intermodale plus éloignés (par exemple avec un léger retard de 150 à 250 ms) augmente les effets de caresse avant. Tel un petit retard permet encore d'interactions multisensorielles 28, mais réduit l'interférence de stimuli visuo-tactiles sur la manipulation RHI. En outre, nous avons constaté que l'effet de caresser synchronie est réduite lors de l'utilisation de la tâche de congruence intermodale tout en même temps de placer la main en caoutchouc relativement proche de la vraie main 22. Il s'agit très probablement due en partie à un intervalle de stimulation relativement longue (jusqu'à 15 min) et peut-être en partie parce que l'état asynchrone comprend également intermodale stimulation visuo-tactile faisant de cette condition "plus synchrone» ou «moins asynchrone" qu'il serait normalement. Par conséquent, nous vous recommandons d'utiliser une plus grande distance entre les mains lors de l'application de cette méthode. Dans l'ensemble, les stimuli multisensoriels dans le intermodale congrutâche rence peut se moduler les représentations du corps en modifiant la quantité de stimulation multisensorielle globale synchrone ou asynchrone. Lorsque l'on compare synchrone avec stimulations asynchrones dans les paradigmes d'illusion, il est donc important de s'assurer que le pinceau caressant conduit à une stimulation visuelle-tactile relativement plus globale synchrone ou asynchrone. Ceci peut être réalisé au pinceau essai par essai caressant et en utilisant un court délai entre visuo-tactile intermodale stimuli de la tâche de congruence.
Notre étude précédente a démontré l'effet de manipulations RHI sur CCE 22. Toutefois, d'autres aspects qui ont été étudiées pour d'autres mesures RHI doivent encore être étudiés. Par exemple, il serait intéressant d'étudier si le degré de la RHI par exemple de l'expérience de propriété est liée au CCE ampleur et si les changements d'amplitude CCE au fil du temps. Par ailleurs, il serait intéressant d'étudier si les effets CCE au cours de la RHI sont comparmesure des résultats observés avec la même tâche sur la main réelle.
Pour résumer, nous avons démontré que la tâche de la congruence intermodale peut être utilisé pour obtenir une mesure objective du comportement dans la main illusion de caoutchouc. Cette tâche comportementale est relativement simple et nous pensons qu'il est approprié pour étudier les changements dans les représentations du corps et qui sous-tend le traitement multisensoriel à la fois dans la population en général ainsi que les groupes de patients. Cependant, il est important de noter que cette mesure pourrait ne pas être causalement liée à des expériences subjectives en main en caoutchouc l'illusion 29. Il est probable que des mesures objectives et subjectives reposent sur des mécanismes multisensorielles communs ou similaires, mais peut-être aussi sur des mécanismes distincts. En fonction de la question de recherche, il pourrait être souhaitable d'obtenir une mesure comportementale objective et aussi une mesure plus subjective en utilisant des échelles de notation.
Disclosures
Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents.
Acknowledgments
MAW est financé par une bourse de la reine Elizabeth II (DP 0984919) à partir de l'Australian Research Council.
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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