Summary
Se demuestra cómo una medida objetiva se puede emplear en la goma de la mano paradigma ilusión ampliamente empleado. Esta medida se obtiene mediante la modificación de la tarea congruencia crossmodal bien establecida. Esta tarea permite la investigación de los procesos multisensoriales que son críticos para la modulación de las representaciones del cuerpo como en la mano ilusión de goma.
Abstract
La ilusión de la mano de goma (RHI) es un paradigma experimental popular. Los participantes ven touch en una mano de goma artificial mientras se toca propia mano oculta de los participantes. Si los toques visto y sentido se dan al mismo tiempo, entonces esto es suficiente para inducir la experiencia convincente de que la mano de goma es la propia mano. El RHI se puede utilizar para investigar exactamente cómo el cerebro construye representaciones distintas del cuerpo para su propio cuerpo. Estas representaciones son cruciales para las interacciones exitosas con el mundo exterior. Para obtener una medida subjetiva de la RHI, los investigadores suelen preguntar a los participantes de los estados tasa como "Me sentí como si la mano de goma fuera mi mano." Aquí se demuestra cómo la tarea congruencia crossmodal se puede utilizar para obtener una medida del comportamiento objetivo dentro de este paradigma.
La variante de la tarea congruencia crossmodal empleamos implica la presentación de los blancos táctiles y distractores visuales. Targets y distractores son espacialmente congruentes (es decir, mismo dedo) en algunos ensayos e incongruentes (por ejemplo, dedo diferente) en los demás. La diferencia en el rendimiento entre los ensayos incongruentes y congruentes - el efecto de congruencia crossmodal (CCE) - índices interacciones multisensoriales. Es importante destacar que, el CCE se modula tanto mediante la visualización de una mano, así como la sincronía de contacto vistos y fieltro que ambos son factores cruciales para la RHI.
El uso de la tarea congruencia crossmodal dentro del paradigma RHI tiene varias ventajas. Es una medida del comportamiento simple que se puede repetir varias veces y que se pueden obtener en la ilusión, mientras que los participantes consideran que la mano artificial. Además, esta medida no es susceptible de observación y experimentador sesgos. La combinación del paradigma RHI con la tarea congruencia crossmodal permite, en particular, para la investigación de procesos multisensoriales que son críticos para modulaciones de cuerpo representationes como en el RHI.
Introduction
Se demuestra cómo una medida objetiva de los efectos en el caucho de la mano paradigma ilusión comúnmente empleado se puede obtener mediante la combinación de este paradigma con la tarea congruencia crossmodal bien establecida.
En la RHI participantes paradigma ver touch en una mano de goma artificial mientras se toca propia mano oculta de los participantes. Si los toques visto y sentido se dan al mismo tiempo, entonces esto es suficiente para inducir la experiencia convincente de que la mano de goma es la mano propia para la mayoría de los participantes. Cuando toque se da de forma asíncrona entonces la RHI es abolida o reducida. Como el nombre sugiere, el paradigma RHI normalmente implica un cambio, sin embargo paradigmas similares también se han establecido para todo el cuerpo 1-3. Los experimentos utilizando este paradigma pueden explorar las condiciones que modulan las representaciones del cuerpo. Los experimentos anteriores demostraron que, por ejemplo, tanto una forma de visualización cuerpo, así como la sincronía de latouch dado son señales importantes para la representación de su propio cuerpo 4,5. Por lo tanto, la RHI como un paradigma experimental se puede utilizar para arrojar luz sobre cómo las construcciones cerebrales y actualizaciones representaciones distintas para el propio cuerpo 4-7. Tales representaciones cuerpo de soporte de muchos procesos vitales en la interacción con el ambiente externo. Además, los cambios de representación del cuerpo están relacionados con muchos trastornos clínicos, por ejemplo, dolor crónico, trastornos de la alimentación y 8-10 esquizofrenia.
Para investigar los mecanismos que subyacen a la construcción de representaciones distintas del cuerpo investigadores han empleado varias medidas que se modulan en la mano paradigma ilusión de caucho. Por lo general, los investigadores piden a los participantes de los estados tasa como "Me sentí como si la mano de goma fuera mi mano." en una escala de -3 a 3 7,11. Otra de las medidas más indirectas que a menudo se ha empleado consiste en pedir a los participantes que indiquen la positien la de su propia mano antes y después de la ilusión fue inducida 12. La posición de las manos suele ser percibido como más cerca de la mano de goma después de la RHI es inducida ("deriva propioceptiva").
Los investigadores también han empleado medidas fisiológicas para indexar el efecto de manipulaciones experimentales de la RHI, por ejemplo, las respuestas de conductancia de la piel cuando una amenaza repentina (por ejemplo, un cuchillo que se acerca) a la mano de goma se percibe 13,14. La RHI también se ha relacionado con pequeños cambios de temperatura de piel que se pueden medir 15. La ventaja de estas medidas es fisiológicos que se producen de forma automática y por lo tanto son menos susceptibles a los posibles sesgos experimentales. Las desventajas potenciales de estas técnicas incluyen la adaptación de la respuesta fisiológica a través de la manipulación experimental. Por otra parte, los procesos fisiológicos de estas medidas grifo en general se puede desregulados en ciertos grupos de pacientes (por ejemplo,dolor crónico, trastornos de la alimentación y la esquizofrenia, ver material complementario en 15).
Nuestro objetivo específico fue obtener una medida del comportamiento objetivo de los efectos en la ilusión mano de goma, que es menos susceptible a la posible observador o sesgos del experimentador. Para ello, combinamos la RHI con la tarea congruencia crossmodal. Esta tarea implica acelerado las discriminaciones ubicación de elección forzada de objetivos en una modalidad mientras que, estímulos adicionales se presentan en una modalidad diferente 16,17. Esta medida implica por lo tanto una tarea relativamente simple, que a diferencia de las medidas fisiológicas se puede administrar repetidamente muchas veces. Además, a diferencia de la "deriva propioceptiva" esta medida se puede obtener en línea en la ilusión, mientras que los participantes consideran que la mano artificial. Y la combinación del paradigma RHI con la tarea congruencia crossmodal permite, en particular, para la investigación de procesos multi-sensoriales que son críticos para la modulaciónciones de las representaciones del cuerpo como en el RHI 4,5,18. Creemos que la medida CCE es adecuado para estudiar los cambios en las representaciones del cuerpo en los grupos de pacientes. Creemos que esto es especialmente el caso para el estudio de trastornos, que incluyen una amplia gama de habilidades cognitivas, motivacionales o cambios fisiológicos que por lo general pueden afectar a medidas más subjetivas y fisiológicas de la RHI.
En la variante que utilizamos para la RHI, objetivos táctiles (vibraciones cortas) se presentan a diferentes dedos (por ejemplo, índice y dedo medio) de una mano. Los participantes se les pide simplemente para indicar qué dedo recibido la estimulación táctil pulsando uno de los dos botones con la mano libre. Los distractores son estímulos visuales (breve parpadeo de luces pequeñas) que están montados por encima de los dedos de la mano de goma ver. Estos estímulos visuales se producen cerca en el tiempo a los estímulos táctiles. Es importante destacar que los estímulos visuales aparecen en el mismo dedo - espacialmente congruentes - la mitad de siglotiempo e y ocurrir en el otro dedo - espacialmente incongruente - la otra mitad. Estímulos visuales espacialmente congruentes mejorar la localización del objetivo táctil, mientras que los estímulos visuales espacialmente incongruentes pueden ralentizar el proceso. La diferencia global en el rendimiento entre los ensayos incongruentes y congruentes, conocido como el efecto de congruencia crossmodal (CCE), refleja la influencia de la información visual en discriminar las ubicaciones de destino táctiles y por lo tanto los índices interacciones multisensorial.
Visualización de una forma de la mano 19-21, así como la sincronía de lo dado touch 22 en el RHI determina la magnitud de la CCE. En otras palabras, los índices de CCE magnitud la cantidad de los estímulos visuales cerca de la mano de goma influyen en la respuesta a los toques en la propia mano. Cuando los participantes experimentan la mano de goma para ser parte de uno mismo y luego se incrementa la CCE para los estímulos visuales y táctiles. Se cree que la RHI conduce a cambios en multisensorial processing que probablemente aumenta la interacción entre estímulos táctiles y visuales 5,18.
Hemos utilizado anteriormente la combinación de la RHI y la tarea de congruencia crossmodal para investigar los efectos experimentales en el RHI 22. Otros han demostrado que la magnitud CCE se puede utilizar como una medida en las ilusiones de todo el cuerpo que implican aspectos más globales de las representaciones del cuerpo 23. En este estudio los participantes discriminados la ubicación de los estímulos táctiles de vibración en sus espaldas. Al mismo tiempo, los participantes vieron sus cuerpos desde una posición como si está de pie 2 m detrás de su propio cuerpo a través de una cámara y una pantalla montada en la cabeza. Los participantes también pudieron ver las luces que, o bien se destellaban en la misma ubicación que los objetivos táctiles (ensayos congruentes) o en un lugar diferente (ensayos incongruentes). Además de la tarea congruencia crossmodal, los autores también acariciaron las espaldas de los participantes. Este fue acariciando ya sea en síndromesincronía con los movimientos vistos o asincronía. Esta manipulación causada en una diferencia media en la experiencia de la propiedad de cuerpo y también afectó a la magnitud de la CCE. Por lo tanto, la magnitud de CCE se puede utilizar como una medida objetiva de cambios tanto en el RHI, así como en la "ilusión de todo el cuerpo '. Las combinaciones de estos paradigmas con la tarea congruencia crossmodal permiten, en particular, el sondeo de los procesos multisensoriales que son críticos para la aparición de estas ilusiones. Ahora vamos a dar una descripción detallada paso a paso de cómo se implementó la tarea congruencia crossmodal en el paradigma RHI.
Protocol
1. Configuración Experimental
- Material y configuración para la instalación Illusion mano de goma
- Use una caja para el paradigma RHI que incluye una cubierta para la propia mano participantes. Utilice una bata para cubrir también el hombro y el brazo del participante, así como la parte de la mano de goma que va hasta la muñeca.
- Obtener una mano artificial. Esta mano no tiene necesariamente que ser hecha de goma (el nombre de 'la mano de goma ilusión "fue dado porque una mano de goma se utilizó en el trabajo seminal 7). Por ejemplo prótesis se pueden utilizar.
- Utilice dos cepillos suaves para ofrecer pinceladas de la RHI.
- Utilice un metrónomo, un archivo de sonido pregrabado o software experimental para proporcionar señales de temporización para el experimentador que ofrece las pinceladas.
- Configuración Experimental - Material y configuración para el Grupo de Congruencia crossmodal
- Para la tarea de congruencia crossmodal, utilice contactorespara entregar estímulos táctiles. Por ejemplo altavoces pequeños, conductores óseos (de los audífonos) o electromagnéticos estimulantes de tipo solenoide puede ser empleado. Use 'contactores dummy »de la mano de goma.
- Controlar la entrega estímulo táctil a través de la salida de sonido de la computadora, a través de una tarjeta de interfaz o de pulsos TTL.
- Fijar la posición de los altavoces en la caja.
- Utilizar, por ejemplo diodos emisores de luz (LEDs) para entregar estímulos visuales. Estos pueden ser controlados con impulsos TTL de una tarjeta de ordenador en paralelo y accionados por ejemplo mediante un puerto USB o baterías.
- Utilice software experimental para programar la presentación del estímulo.
- Bloquear cualquier sonido potencial que pudiera surgir durante la entrega de estímulos táctiles. Por ejemplo, el uso de los auriculares y el ruido blanco.
- Anote las respuestas, por ejemplo, mediante un cuadro de respuesta, un ratón o un teclado.
2. Participantes
- Todos los aspectos de la experiencia están de acuerdo with las normas éticas establecidas en la Declaración de Helsinki de 1964 y han sido aprobados por el comité de ética local (Comité de Ética de Investigación Humanos de la Universidad Macquarie, Australia).
- Obtener por escrito el consentimiento informado para la participación antes del inicio del experimento.
- Los participantes con déficit visual o táctil, especialmente para los lugares estimulados tienen que ser excluidos.
3. Procedimiento Experimental
- Asegúrese que los participantes están sentados en una posición cómoda.
- Asegurar que los participantes pueden ver la mano de goma y no de su propia mano.
- Incluye bloques de entrenamiento para que los participantes se familiaricen con la tarea congruencia crossmodal. Lo ideal es utilizar primero ensayos de práctica y sin estímulos visuales intermodales con el fin de acostumbrar a los participantes los objetivos táctiles y luego usar ensayos de práctica con la presentación del estímulo visual y no-go ensayos (véase más adelante).
- En cada congruencia crossmodal juicio actualestímulo táctil y un estímulo visual a uno de los lugares, ya sea en lugares espacialmente congruentes (mismos dedos) o ubicaciones diferentes incongruentes (dedos).
- Instrucciones a los participantes para responder y discriminar la localización de los objetivos táctiles tan rápido como y con la mayor precisión posible.
- Localizar un punto de fijación entre las luces que los participantes deben fijasen lo largo del experimento.
- Use no-go ensayos con el fin de asegurar que los participantes están estudiando los estímulos. Por ejemplo, pedir a los participantes a retener su respuesta si las luces en ambos lugares se encienden al mismo tiempo. Cuando los participantes presionan un botón regularmente durante estas pruebas, entonces esto puede indicar que no están mirando las luces.
- Utilice estímulos supra-umbral y asegúrese de que los participantes puedan ver / sentir los estímulos.
- Introducir un retardo corto (150-250 mseg) entre estímulos crossmodal visuotactile con el fin de reducir la interferencia de estos estímulos en el propio RHI. </ Li>
- Incluya el número suficiente de ensayos congruentes e incongruentes para cada condición (alrededor de 60 a 100 ensayos).
- Presentar ensayos congruentes e incongruentes en diferentes lugares en una secuencia aleatoria.
- Tenga en cuenta que los requisitos de respuesta y las asignaciones pueden afectar la magnitud CCE 24.
- Con el fin de inducir el uso del cepillo RHI acariciar por 1-3 minutos antes de la tarea congruencia crossmodal y derrame cerebral una vez antes de cada prueba congruencia crossmodal.
- Para inducir la ilusión uso del cepillo síncrono RHI acariciando, donde ambas manos deben tocar al mismo tiempo y en el mismo lugar.
- Utilice asíncrono acariciando como condición de control, donde las dos manos deben ser trazadas con un desfase temporal.
- Asegúrese de que el experimentador puede realizar cómodamente las caricias.
- También puede utilizar las escalas de calificación RHI para monitorear experiencias subjetivas en el paradigma de la RHI. Algunos investigadores sugieren utilizar tanto objetiva como subjetivamedidas para la mano paradigma ilusión caucho, por ejemplo 25. Obtenga las respuestas de calificación después de que el bloque de la tarea si desea compararlo con CCE efectos porque la tarea en sí puede modular la experiencia RHI.
4. Análisis de Datos
- Ensayos en los que los participantes respondieron muy pronto (por ejemplo, más rápido que 200 ms después del inicio del estímulo) o demasiado lento (por ejemplo, después de 1.500 ms) deben ser descartadas del análisis: cheque por posibles diferencias significativas entre las condiciones para el número de pruebas descartadas.
- Analizar el número de falsas alarmas en no-go ensayos: comprobar si hay posibles diferencias significativas entre las condiciones para el número de falsas alarmas.
- Obtener la media o la mediana de las medidas de rendimiento (tiempo de respuesta para la velocidad y la precisión de error de respuesta) para cada participante y cada condición.
- Utilice sólo los tiempos de respuesta para los ensayos correctos.
- También es posible combinar response tiempo y error para una única medida: Eficiencia inversa (IE) = Tiempo de respuesta / Error 17.
- Calcular y representar los efectos de congruencia crossmodal = rendimiento en los ensayos incongruentes menos congruentes para cada ensayo y condiciones.
- Utilizar pruebas estadísticas para evaluar la significación estadística de las diferencias de condición (por ejemplo, ANOVA, t-test).
Representative Results
La magnitud de la CCE es significativamente modulada en la RHI. En las figuras 2 y 3 se presentan los resultados representativos de un estudio previo llevado a cabo 22. En la Figura 2, tanto el CCE de tiempo de respuesta y el error de respuesta fue significativamente diferente entre las distintas condiciones RHI. La magnitud CCE se incrementó significativamente cuando la RHI se indujo con síncrona acariciando en comparación con asíncrono caricias que reduce o elimina la RHI. En la Figura 3, representamos los datos de un experimento en el cepillo de acariciar no se entregó antes de cada tarea congruencia crossmodal. En cambio, el cepillado se bloqueó y se administra antes de todo un conjunto más amplio de ensayos. En este diseño el CCE no es significativamente modulada.
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Figura 1. Descripción general de instalación y el procedimiento. El montaje experimental incluye una cubierta para la mano del participante real, una mano de goma, contactores, luces, cepillos y un dispositivo de respuesta. La mano cubierta del participante y la mano de goma se cepillan sincrónica para inducir la RHI. Las pinceladas se dan antes de cada ensayo congruencia crossmodal. La diferencia en el rendimiento entre los ensayos incongruentes y congruentes - el efecto de congruencia crossmodal (CCE) -. Índices cambios en la RHI Haga clic aquí para ver más grande la figura .
Figura 2. El efecto de congruencia crossmodal (CCE) se muestra tanto el tiempo de respuesta y el error de respuesta. et al. (2010), con el permiso (media sincrónica y asincrónica acariciando del Experimento 2).
Figura 3. Efecto de congruencia crossmodal (CCE) no difiere significativamente entre las condiciones RHI al pincel acariciaba no se realiza antes de los ensayos de congruencia intermodales y en este caso sólo como una cuadra antes de una serie de ensayos. Adaptado de Zopf et al. (2010), con el permiso (media sincrónica y asincrónica acariciando del Experimento 1).
Discussion
Hemos demostrado cómo una medida objetiva de los efectos en el paradigma RHI comúnmente empleado se puede obtener mediante la combinación de este paradigma con la tarea congruencia crossmodal bien establecida. La magnitud del efecto de congruencia crossmodal se incrementa significativamente cuando se induce la RHI.
La estimulación como se da en la mano paradigma ilusión de goma modula varios aspectos de las experiencias relacionadas con el cuerpo, como cuerpo-propiedad y el cuerpo-ubicación. Las investigaciones han proporcionado pruebas de que varios procesos relacionados con la percepción, la homeostasis y la acción se modulan en el RHI 14,15,22,26,27. Es importante destacar que la combinación del paradigma RHI con la tarea congruencia crossmodal permite, en particular, para la investigación de procesos multi-sensoriales que son críticos para todos estos aspectos.
Tanto la visualización de la mano y la sincronía de acariciar en el RHI, así como en toda la ilusión del cuerpo, se ha demostrado que alasí modular la magnitud de la CCE 20,22,23. La tarea congruencia crossmodal proporciona una medida relativamente sencilla en línea que puede repetirse muchas veces y no es susceptible a observador y sesgos experimentales.
Las desventajas potenciales de la utilización de esta tarea son que puede ser más lento y pueden ser técnicamente más sofisticados en comparación con otras medidas. Además, la medición de los efectos de la RHI puede en sí misma modular la ilusión. El reto importante para la tarea congruencia crossmodal es que se trata de estímulos multisensoriales visuales y táctiles, que independientemente del pincel acariciaba pueden modular la representación del cuerpo changes.The tarea congruencia crossmodal sí podría por lo tanto interferir con el efecto de pincel acariciaba la RHI. Se encontró que acariciar antes de cada prueba congruencia crossmodal es más eficaz que sólo acariciar al principio de todo un conjunto de ensayos 22. Además, Aspell et al. (2009) found que la presentación de los estímulos visuales y táctiles para la tarea congruencia crossmodal más separados (por ejemplo, con un pequeño retraso de 150-250 mseg) aumenta los efectos de la antes acariciar. Tal un pequeño retraso todavía permite interacciones multisensoriales 28, pero reduce la interferencia de estímulos viso-táctiles en la manipulación RHI. Por otra parte, se encontró que el efecto de acariciar sincronía se reduce cuando se utiliza la tarea congruencia crossmodal mientras que al mismo tiempo la colocación de la mano de goma relativamente cerca de la mano real 22. Probablemente esto es debido en parte a un intervalo de estimulación relativamente largo (hasta 15 min) y, posiblemente, en parte debido a la condición asincrónico también incluye la estimulación visuotactile crossmodal haciendo que esta condición "más sincronizada" o "menos asíncrono" de lo que normalmente sería. Por lo tanto, recomendamos el uso de una mayor distancia entre las manos en la aplicación de este método. Con todo, los estímulos multisensoriales en el crossmodal congruenciarencia tarea en sí puede modular representaciones del cuerpo mediante el cambio de la cantidad de estimulación multisensorial general sincrónica o asincrónica. Al comparar síncrono con estimulaciones asíncronas en los paradigmas ilusión, lo que es importante para asegurar que el cepillo frota ligeramente conduce a la estimulación visual-táctil relativamente más general sincrónica o asincrónica. Esto se puede lograr por el cepillo ensayo por ensayo acariciar y el uso de un corto retardo entre visuotactile crossmodal estímulos tarea de congruencia.
Nuestro estudio anterior demostró el efecto de manipulaciones RHI en CCE 22. Sin embargo, hay otros aspectos que se han estudiado para otras medidas RHI aún deben ser investigados. Por ejemplo, sería interesante estudiar si el grado de la RHI por ejemplo de la experiencia de la propiedad está relacionada con la magnitud CCE y si los cambios en la magnitud de CCE en el tiempo. Por otra parte, sería interesante investigar si los efectos de CCE durante el RHI son comparablescapaz resultados observados con la misma tarea en la mano real.
En resumen, hemos demostrado que la tarea congruencia crossmodal se puede utilizar para obtener una medida del comportamiento objetivo en la mano ilusión de caucho. Esta tarea de comportamiento es relativamente simple y creemos que es adecuado para el estudio de los cambios en las representaciones del cuerpo y de procesamiento multisensorial que subyace tanto en la población general, así como los grupos de pacientes. Sin embargo, es importante señalar que esta medida podría no ser causalmente relacionadas con experiencias subjetivas en la mano ilusión de goma 29. Es probable que las medidas objetivas y subjetivas se basan en mecanismos multisensorial comunes o similares, pero posiblemente también en mecanismos separados. Dependiendo de la pregunta de investigación, podría ser aconsejable obtener una medida objetiva del comportamiento y también una medida más subjetiva utilizando escalas de evaluación.
Disclosures
Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Acknowledgments
PMA es financiado por una beca Queen Elizabeth II (DP 0984919) del Consejo de Investigación Australiano.
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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