Summary
Demonstramos como uma medida objectiva pode ser empregue no paradigma ilusão da mão de borracha largamente utilizado. Esta medida é obtida por modificação da tarefa bem estabelecida congruência crossmodal. Esta tarefa permite a investigação de processos multissensoriais que são críticos para modulações de representações do corpo, como na ilusão da mão de borracha.
Abstract
A ilusão da mão de borracha (RHI) é um paradigma experimental popular. Os participantes visualizar toque em uma mão de borracha artificial enquanto própria mão oculta dos participantes é tocado. Se os retoques vistos e sentiu são dadas ao mesmo tempo, então isso é suficiente para induzir a experiência convincente de que a mão de borracha é a própria mão. A RHI pode ser usado para investigar exatamente como o cérebro constrói representações do corpo distintas para o próprio corpo. Tais representações são cruciais para interações bem sucedidas com o mundo externo. Para obter uma medida subjetiva da RHI, os pesquisadores tipicamente pedir aos participantes às demonstrações taxa como "Eu me senti como se a mão de borracha eram a minha mão." Aqui demonstramos como a tarefa congruência crossmodal pode ser usado para se obter uma medida do comportamento objectivo neste paradigma.
A variante da tarefa congruência crossmodal que empregamos envolve a apresentação de alvos distratores tácteis e visuais. Targets e distratores são espacialmente congruentes (ou seja, mesmo dedo) em alguns ensaios e incongruente (ie dedo diferente) sobre os outros. A diferença de desempenho entre ensaios incongruentes e congruentes - o efeito congruência crossmodal (CCE) - Índices de interações multisensoriais. É importante ressaltar que a CCE é modulada tanto pela visualização de um lado, bem como a sincronia de visto e sentido táctil, que são fatores cruciais para a RHI.
A utilização da tarefa congruência crossmodal dentro do paradigma RHI tem várias vantagens. É uma medida comportamental simples que pode ser repetida várias vezes e que pode ser obtida durante a ilusão enquanto os participantes ver a mão artificial. Além disso, esta medida não é suscetível de observador e experimentador vieses. A combinação do paradigma RHI com a tarefa congruência crossmodal permite, em particular, para a investigação de processos multisensorial que são críticos para modulações do corpo representatiões como no RHI.
Introduction
Demonstramos como uma medida objectiva de efeitos no paradigma da ilusão da mão de borracha habitualmente utilizados podem ser obtidas combinando este paradigma com a tarefa bem estabelecida congruência crossmodal.
No RHI participantes paradigma visualizar toque em uma mão de borracha artificial enquanto própria mão oculta dos participantes é tocado. Se os toques viram e sentida são dadas ao mesmo tempo, então este é suficiente para induzir a experiência convincente de que a borracha é um lado da própria mão para a maioria dos participantes. Quando o toque é dado de forma assíncrona, em seguida, a RHI é abolida ou reduzida. Como o nome sugere, o paradigma da RHI normalmente envolve um lado, também foram estabelecidos paradigmas no entanto semelhantes por corpos inteiros 1-3. Experimentos utilizando este paradigma pode explorar as condições que modulam as representações do corpo. As experiências anteriores, por exemplo, demonstraram que tanto vendo a forma do corpo, bem como a sincronia dodado toque são sinais importantes para a representação do próprio corpo 4,5. Assim, a RHI como um paradigma experimental pode ser usado para lançar luz sobre como as construções do cérebro e atualizações representações distintas para o próprio corpo 4-7. Tais representações do corpo suportar muitos processos vitais ao interagir com o ambiente externo. Além disso, as mudanças de representação do corpo estão relacionadas a vários distúrbios clínicos, por exemplo, a dor crônica, distúrbios alimentares e esquizofrenia 8-10.
Para investigar os mecanismos subjacentes à construção de distintas representações corporais pesquisadores empregaram várias medidas que são modulados no paradigma da ilusão da mão de borracha. Normalmente, os pesquisadores pedir aos participantes às demonstrações taxa como "Eu me senti como se a mão de borracha eram a minha mão." numa escala de -3 a 3 7,11. Outra medida mais indireta que tem sido muitas vezes empregada envolve pedindo aos participantes para indicar o positino da sua própria mão antes e depois foi induzida a ilusão 12. A posição da mão é geralmente percebido como mais perto da mão de borracha após a RHI é induzida ("drift proprioceptiva").
Os pesquisadores também empregaram medidas fisiológicas para indexar o efeito de manipulações experimentais na RHI, por exemplo, respostas de condutância da pele quando uma ameaça súbita (por exemplo, uma faca se aproximando) para a mão de borracha é percebida 13,14. A RHI também tem sido relacionada com pequenas variações de temperatura da pele, que podem ser medidos 15. A vantagem destas medidas é fisiológicas que ocorrem automaticamente e, assim, são menos susceptíveis a possíveis desvios experimentais. Potenciais desvantagens destas técnicas incluem a adaptação da resposta fisiológica ao longo da manipulação experimental. Além disso, os processos fisiológicos destas medidas tocar em geral, pode ser desregulado em certos grupos de pacientes (por exemplodor crônica, distúrbios alimentares e esquizofrenia, ver material suplementar em 15).
Nosso objetivo específico foi a obtenção de uma medida comportamental objetiva dos efeitos da ilusão da mão de borracha, que é menos suscetível a possíveis preconceitos observador ou experimentador. Para isso, combinaram a RHI com a tarefa congruência crossmodal. Esta tarefa envolve acelerado discriminações localização da escolha forçada de alvos em uma modalidade pouco, estímulos adicionais são apresentadas em uma modalidade diferente 16,17. Esta medida envolve, assim, uma tarefa relativamente simples, que ao contrário das medidas fisiológicas pode ser administrada repetidamente, tantas vezes. Além disso, ao contrário de "drift proprioceptiva" esta medida pode ser obtido on-line durante a ilusão enquanto os participantes ver a mão artificial. E a combinação do paradigma RHI com a tarefa congruência crossmodal permite, em particular, para a investigação de processos multisensorial que são críticos para a modulações de representações do corpo, como no RHI 4,5,18. Nós pensamos que a medida CCE é adequado para estudar mudanças nas representações do corpo em grupos de pacientes. Nós pensamos que este é especialmente o caso para o estudo de distúrbios que incluem uma gama de habilidades cognitivas, motivacionais ou alterações fisiológicas que podem geralmente afetam medidas mais subjetivas e fisiológicas da RHI.
Na variante que usamos para a RHI, alvos táteis (vibrações curtas) são apresentados a diferentes dedos (por exemplo, indicador eo dedo médio) de uma mão. Os participantes são simplesmente pediu para indicar qual dedo recebeu a estimulação tátil pressionando um dos dois botões com a mão livre. As distrações são estímulos visuais (breve piscar de pequenas luzes) que são montados acima dos dedos da mão de borracha visualizado. Estes estímulos visuais ocorrem perto no tempo para os estímulos táteis. É importante ressaltar que os estímulos visuais aparecem no mesmo dedo - espacialmente congruente - metade do diae tempo e ocorrem no outro dedo - espacialmente incongruente - a outra metade. Estímulos visuais espacialmente congruentes melhorar a localização do alvo tátil, enquanto estímulos visuais espacialmente incongruentes pode retardar esse processo para baixo. A diferença no desempenho entre ensaios incongruentes e congruentes, conhecido como o efeito de congruência crossmodal (CCE), reflete a influência da informação visual em discriminar os locais de destino táteis e, assim, índices de interações multisensoriais.
Vendo uma forma lado 19-21, bem como a sincronia do toque dado 22 no RHI determina a magnitude do CCE. Em outras palavras, os índices de magnitude CCE quanto os estímulos visuais perto do lado de borracha influenciar a resposta aos toques na própria mão. Quando os participantes experimentar a mão de borracha para ser a mão própria, em seguida, o CCE para estímulos visuais, táteis é aumentada. Pensa-se que a RHI conduz a alterações nos multisensorial pROCESSAMENTO que provavelmente aumenta as interações entre os estímulos táteis e visuais 5,18.
Nós já usou a combinação da RHI e congruência crossmodal tarefa para investigar os efeitos experimentais na RHI 22. Outros mostraram que a magnitude CCE pode ser usado como uma medida de ilusões corpo inteiro que envolvem aspectos mais globais de representações de corpo 23. Neste estudo os participantes discriminados a localização de estímulos tácteis vibração nas costas. Ao mesmo tempo, os participantes observaram seus corpos de uma posição como se estivesse de pé 2 m atrás de seu próprio corpo através de uma câmera e uma cabeça montado display. Os participantes também podem ver as luzes que foram ou brilhou no mesmo local que as metas táteis (ensaios congruentes), ou em um local diferente (ensaios incongruentes). Além da tarefa congruência crossmodal, os autores também afagado as costas dos participantes. Este foi acariciando ou em synchrony com golpes vistos ou assincronia. Esta manipulação causada, em média, uma diferença na experiência de propriedade do corpo e também afectou a magnitude do CCE. Assim, a magnitude CCE pode ser usado como uma medida objectiva para modificações tanto na RHI, bem como na 'ilusão de corpo inteiro. As combinações destes paradigmas com a tarefa congruência crossmodal permitir, em particular, os processos de sondagem de multisensorial que são críticos para a ocorrência destes ilusões. Vamos agora fornecer uma descrição detalhada passo-a-passo de como implementamos a tarefa congruência crossmodal no paradigma RHI.
Protocol
1. Instalação Experimental
- Material e Instalação para a ilusão da mão de borracha Setup
- Use uma caixa para o paradigma da RHI, que inclui uma cobertura para a própria mão participantes. Usar uma bata para também cobrir o ombro e do braço do participante, bem como a parte do lado de borracha que vai até ao pulso.
- Obter uma mão artificial. Esta mão não tem necessariamente de ser feito de borracha (o nome de "ilusão da mão de borracha" foi dado porque a mão de borracha foi usado na obra seminal 7). Por exemplo podem ser usadas próteses.
- Use duas escovas macias para entregar pinceladas na RHI.
- Use um metrônomo, um arquivo de som pré-gravado ou software experimental para fornecer sinais de temporização para o experimentador que entrega as pinceladas.
- Setup Experimental - Material e Configuração para a tarefa Congruência Crossmodal
- Para a tarefa de congruência crossmodal, utilizar tactorspara fornecer estímulos táteis. Por exemplo, pequenos alto-falantes, os condutores óssea (a partir de aparelhos auditivos) ou estimuladores do tipo solenóide eletromagnéticas podem ser empregadas. Use 'tactors fictícios' para a mão de borracha.
- Controlar o fornecimento de estímulo tátil através da saída de som do computador, através de uma placa de interface ou TTL pulsos.
- Corrigir a posição dos alto-falantes na caixa.
- É, por exemplo, de diodos emissores de luz (LEDs) para proporcionar estímulos visuais. Estes podem ser controlados com pulsos TTL a partir de uma placa paralela de computador e alimentados, por exemplo, através de uma porta USB ou baterias.
- Use software experimental para programa de apresentação de estímulo.
- Bloquear qualquer som em potencial que possam surgir durante a entrega de estímulos táteis. Por exemplo, uso de fones de ouvido e ruído branco.
- Registre as respostas, por exemplo, usando uma caixa de resposta, um mouse de computador ou um teclado.
2. Participantes
- Todos os aspectos da experiência estão de acordo wom os padrões éticos estabelecidos na Declaração de Helsinki de 1964 e ter sido aprovado pelo nosso comitê de ética locais (Macquarie University Comitê de Ética em Pesquisa Humana, Austrália).
- Obtain consentimento informado por escrito para a participação antes do início da experiência.
- Os participantes com deficiências visuais ou táteis, especialmente para os locais estimulados precisam ser excluídos.
3. Procedimento Experimental
- Certifique-se de que os participantes estão sentados em uma posição confortável.
- Garantir que os participantes podem ver a mão de borracha e não a sua própria mão.
- Incluir blocos de treinamento para que os participantes se familiarizem com a tarefa congruência crossmodal. O ideal é primeiro utilizar provas práticas, sem estímulos visuais crossmodal para acostumar os participantes às metas tátil e, em seguida, usar provas práticas com apresentação do estímulo visual e não-go ensaios (ver abaixo).
- Em cada crossmodal congruência julgamento atualestímulo táctil e um estímulo visual a um dos lugares, ou em locais espacialmente congruentes (mesmos dedos) ou locais (incongruentes diferentes dedos).
- Instrua os participantes a responder e discriminar a localização dos alvos táteis o mais rápido e com a maior precisão possível.
- Localizar um ponto de fixação entre as luzes que os participantes deveria fixar durante todo o experimento.
- Use no-go ensaios, a fim de garantir que os participantes estão olhando para os estímulos. Por exemplo, pedir aos participantes para reter sua resposta se as luzes em ambos os locais ligar ao mesmo tempo. Quando os participantes regularmente pressionar um botão durante estes ensaios, então isso pode indicar que eles não estão olhando para as luzes.
- Use estímulos supra-limiar e certifique-se os participantes podem ver / sentir os estímulos.
- Introduzir um atraso curto (150-250 ms) entre estímulos crossmodal visuotactile, a fim de reduzir a interferência destes estímulos no próprio RHI. </ Li>
- Incluir um número suficiente de ensaios congruentes e incongruentes para cada condição (cerca de 60-100 ensaios).
- Apresentar ensaios congruentes e incongruentes em locais diferentes em uma seqüência aleatória.
- Tenha em mente que os requisitos de resposta e mapeamentos pode afetar a magnitude CCE 24.
- A fim de induzir o uso escova RHI acariciando por 1-3 min antes da tarefa congruência crossmodal e acidente vascular cerebral uma vez antes de cada prova congruência crossmodal.
- Para induzir a ilusão de uso da escova síncrono RHI afagando, onde ambas as mãos devem ser tocados ao mesmo tempo e no mesmo local.
- Use assíncrona acariciando como uma condição de controle, onde ambas as mãos devem ser acariciado com um deslocamento temporal.
- Certifique-se que o experimentador pode confortavelmente realizar a acariciando.
- Você também pode usar RHI escalas de avaliação para monitorar experiências subjetivas durante o paradigma da RHI. Alguns pesquisador sugerem a utilização objetivos e subjetivosmedidas para a mão paradigma ilusão de borracha, por exemplo, 25. Obter as respostas de classificação após o bloco tarefa se você gostaria de compará-lo à CCE efeitos, porque a tarefa em si pode modular a experiência RHI.
4. Análise de Dados
- Ensaios em que os participantes responderam muito cedo (por exemplo, mais rápido do que 200 milissegundos após o início do estímulo) ou muito lento (por exemplo, depois de 1.500 ms) devem ser descartados da análise: verificação de potenciais diferenças significativas entre as condições para o número de ensaios descartados.
- Analisar o número de alarmes falsos em No-Go ensaios: verificar possíveis diferenças significativas entre as condições para o número de alarmes falsos.
- Obter a média ou a mediana para as medidas de desempenho (tempo de resposta para a velocidade e erro de resposta de precisão) para cada participante e cada condição.
- Utilize apenas os tempos de resposta para os ensaios corretos.
- Também é possível combinar response tempo e erro para uma única medida: Eficiência Inverse (IE) = Tempo de resposta / Erro 17.
- Calcular e descrever os efeitos de congruência crossmodal = desempenho em ensaios incongruentes menos congruente para cada prova e condição.
- Use testes estatísticos para avaliar a significância estatística das diferenças de condição (por exemplo, análise de variância, teste t).
Representative Results
A magnitude do CCE é significativamente modulada no RHI. Nas Figuras 2 e 3 são apresentados resultados representativos de um estudo anterior, que têm conduzido 22. Na Figura 2, tanto a CCE para o tempo de resposta e erro de resposta diferiram significativamente entre as diferentes condições RHI. A magnitude CCE foi significativamente aumentada quando a RHI foi induzida com síncrono afagando, em comparação com assíncrona afagando que reduz ou suprime a RHI. Na Figura 3, que mostram dados de um experimento onde escova acariciar não foi entregue antes de cada tarefa congruência crossmodal. Em vez disso, a escovação foi bloqueada e que antes de todo um conjunto maior de julgamentos. Neste projeto a CCE não é significativamente modulada.
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Figura 1. Visão geral de instalação e procedimento. A configuração experimental inclui uma cobertura para a mão do participante real, uma mão de borracha, tactors, luzes, escovas e um dispositivo de resposta. A mão coberta do participante e da mão de borracha são escovados de forma síncrona para induzir a RHI. Pinceladas são dadas antes de cada julgamento congruência crossmodal. A diferença de desempenho entre ensaios incongruentes e congruentes - o efeito congruência crossmodal (CCE) -. Índices mudanças na RHI Clique aqui para ver a figura maior .
Figura 2. O efeito congruência crossmodal (CCE) é mostrado para o tempo de resposta e erro de resposta. et al. (2010), com a permissão (média síncrona e assíncrona acariciando de Experimento 2).
Figura 3. Efeito congruência Crossmodal (CCE) não diferem significativamente entre as condições RHI quando escova acariciar não é realizada antes dos ensaios de congruência crossmodal e neste caso apenas como um bloco antes de um conjunto de ensaios. Adaptado de Zopf et al. (2010), com a permissão (média síncrona e assíncrona acariciando do Experimento 1).
Discussion
Foi demonstrado como uma medida objectiva de efeitos no paradigma RHI vulgarmente utilizado pode ser obtido através da combinação deste paradigma com a tarefa bem estabelecida congruência crossmodal. A magnitude do efeito de congruência crossmodal é significativamente aumentado quando o RHI é induzida.
Estimulação como dado no paradigma ilusão da mão de borracha modula vários aspectos de experiências relacionadas com o corpo, como corpo-propriedade e do corpo do local. A pesquisa tem fornecido evidências de que vários processos relacionados com a percepção, a homeostase e ação são modulados na RHI 14,15,22,26,27. Importante, a combinação do paradigma RHI com a tarefa congruência crossmodal permite em particular para a investigação de processos multisensorial que são críticos para todos estes aspectos.
Tanto a visualização da mão e a sincronização das alisando na RHI, bem como em toda a ilusão corpo, tem sido demonstrado que aiassim modular a magnitude da CCE 20,22,23. A tarefa congruência crossmodal fornece uma medida relativamente simples on-line que pode ser repetido muitas vezes e não é suscetível de observador e tendências experimentais.
Desvantagens potenciais do uso esta tarefa são que ele pode ser mais demorada e pode ser tecnicamente mais sofisticado em comparação com outras medidas. Além disso, a medição dos efeitos da RHI em si pode modular a ilusão. O desafio importante para a tarefa congruência crossmodal é que envolve estímulos multissensoriais visuais e táteis, que podem independentemente da escova acariciando modulam representação changes.The tarefa congruência crossmodal próprio corpo pode, portanto, interferir com o efeito da escova acariciar na RHI. Descobrimos que afagando antes de cada ensaio congruência crossmodal é mais eficaz do que apenas afagando, no início de um conjunto de 22 ensaios. Além disso, Aspell et ai. (2009) encd que apresenta os estímulos visuais e tácteis para a tarefa congruência crossmodal adicional separadamente (por exemplo, com um pequeno atraso de 150-250 ms) aumenta os efeitos da afagando antes. Esse pequeno atraso ainda permite interações multisensoriais 28, mas reduz a interferência de estímulos visuo-tátil na manipulação RHI. Além disso, verificou-se que o efeito de afagando sincronia é reduzida quando se utiliza a tarefa crossmodal congruência e, ao mesmo tempo colocar a mão de borracha relativamente perto da mão real 22. Muito provavelmente, isso é, em parte devido a um intervalo de estimulação relativamente longo (até 15 min) e, possivelmente, em parte porque a condição assíncrona também inclui estimulação visuotactile crossmodal fazer essa condição de "síncrono mais" ou "menos assíncrono" do que normalmente seria. Por isso, recomendo usar uma distância maior entre as mãos ao implementar este método. Tudo somado, os estímulos multissensoriais no crossmodal congrucia própria tarefa pode modular representações do corpo, alterando a quantidade de estimulação síncrona ou assíncrona global multisensorial. Ao comparar síncrono com estímulos assíncronos nos paradigmas ilusão, é importante garantir que a escova acariciando leva a estimulação síncrona ou assíncrona relativamente mais geral visual-tátil. Isto pode ser conseguido pela escova trial-by-ensaio alisando e usando um pequeno atraso entre os estímulos tarefa congruência crossmodal visuotactile.
Nosso estudo anterior demonstrou o efeito da RHI manipulações no CCE 22. No entanto, outros aspectos que têm sido estudadas outras medidas RHI ainda precisam ser investigados. Por exemplo, seria interessante estudar se o grau da RHI por exemplo da experiência de propriedade está relacionada com a magnitude de CCE e se as mudanças CCE magnitude ao longo do tempo. Além disso, seria interessante investigar se os efeitos CCE durante o RHI são comparáveiscapaz de resultados observados com a mesma tarefa na mão real.
Resumindo, foi demonstrado que a tarefa congruência crossmodal pode ser usado para se obter uma medida do comportamento objectivo na ilusão da mão de borracha. Esta tarefa comportamental é relativamente simples e achamos que é adequado para estudar mudanças nas representações do corpo e subjacente processamento multisensorial, tanto na população em geral, bem como grupos de pacientes. No entanto, é importante notar que esta medida não pode ser causalmente relacionada às experiências subjetivas na mão ilusão de borracha 29. É provável que tanto as medidas objectivas e subjectivas dependem de mecanismos multisensoriais comuns ou semelhantes, mas possivelmente também em mecanismos distintos. Dependendo da pergunta de pesquisa, pode ser aconselhável para obter uma medida comportamental objetiva e também uma medida mais subjetiva utilizando escalas de avaliação.
Disclosures
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
MAW é financiado por uma Rainha Elizabeth II Fellowship (DP 0984919) a partir do 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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