मोटर व्यवहार पर ऊपर से नीचे विजुअल प्रक्रियाओं के प्रभाव का पता लगाने के तरीके
Summary
यह उदर दृश्य धारा से ऊपर से नीचे संकेतों आंदोलन को प्रभावित कैसे स्पष्ट नहीं है. हम एक 3 डी गहराई उलटा भ्रम पर एक लक्ष्य की दिशा में मोटर व्यवहार का परीक्षण करने के लिए एक प्रतिमान विकसित की है. महत्वपूर्ण मतभेद भ्रामक और सत्यप्रिय देखने परिस्थितियों में जानबूझकर, लक्ष्य का निर्देशन आंदोलनों और स्वत: कार्रवाई दोनों में रिपोर्ट कर रहे हैं.
Abstract
Kinesthetic जागरूकता सफलतापूर्वक वातावरण नेविगेट करने के लिए महत्वपूर्ण है. हम अपने दैनिक परिवेश के साथ बातचीत करते समय दूसरों अनायास होश में जागरूकता के नीचे होते हैं, जबकि आंदोलन के कुछ पहलुओं को जानबूझ कर की योजना बनाई है. सहज घटक का पता लगाया तहत बड़े पैमाने पर बनी हुई है, जबकि इस विरोधाभास की जानबूझकर घटक, कई संदर्भों में बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है. इसके अलावा, कैसे अवधारणात्मक प्रक्रियाओं इन आंदोलन कक्षाएं मिलाना अभी स्पष्ट नहीं है. विशेष रूप से, एक वर्तमान में बहस का मुद्दा visuomotor प्रणाली एक दृश्य भ्रम द्वारा उत्पादित स्थानिक परसेप्ट से या यह भ्रम से प्रभावित नहीं है और सत्यप्रिय परसेप्ट द्वारा बजाय नियंत्रित होता है कि क्या नियंत्रित होता है कि क्या है. ऐसी 3 डी गहराई उलटा भ्रम (DIIs) के रूप में bistable विचारों पहुंच से समझ आंदोलनों के साथ संयोजन में उपयोग किया है, खासकर जब ऐसी बातचीत और संतुलन का अध्ययन करने के लिए एक उत्कृष्ट संदर्भ प्रदान करते हैं. इस अध्ययन में, एक पद्धति Clar को एक DII का उपयोग करता है विकसित की हैविशेष रूप से दोनों जानबूझकर और सहज आंदोलन डोमेन में प्रभावित कर रहे हैं एक DII पर एक लक्ष्य की ओर पहुँचता खोज कैसे, मोटर कार्रवाई पर ऊपर से नीचे प्रक्रियाओं की भूमिका Ify.
Introduction
विजन के लिए धारणा बनाम विजन के लिए लड़ाई
सफलतापूर्वक वातावरण नेविगेट करने के लिए, दृश्य प्रणाली से जानकारी मानव आंदोलन के समन्वय में मदद करने के लिए उपयोग किया जाता है. दृश्य जानकारी का चयन किया और मोटर कार्रवाई को प्रभावित करने के लिए प्राथमिकता के आधार पर किया जाता है कैसे अस्पष्ट बनी हुई है. दो प्रमुख संरचनात्मक अनुमानों ("क्या", या "धारणा के लिए दृष्टि") मार्ग, लौकिक क्षेत्र को विस्तार देने, और पृष्ठीय ("जहां", या "विजन कार्रवाई के लिए") मार्ग उदर के लिए फार्म प्राथमिक दृश्य प्रांतस्था से उठता , पार्श्विका पालि 1-2 करने के लिए. पृष्ठीय धारा विशेष रूप से कार्रवाई मार्गदर्शन और स्थानिक जागरूकता के लिए संकेतों को संसाधित करने के बारे में सोचा है, जबकि उदर धारा, ऐसी वस्तु मान्यता और पहचान के रूप में अवधारणात्मक प्रक्रियाओं के लिए दृश्य जानकारी का उपयोग में फंसा है. सवाल पूछा उदर धारा से ऊपर से नीचे प्रक्रियाओं आंदोलनों क्रियान्वित कर रहे हैं जिस तरह आकार है या नहीं.
च1992 में goodale और मिलनर द्वारा मूल्यांकन रोगी लोमो की amous मामले का अध्ययन, मजबूत सबूत और उदर और पृष्ठीय धारा प्रक्रियाओं धारणा और कार्रवाई के लिए 3 वियोज्य का दावा है कि जो दृश्य दो धाराओं परिकल्पना के लिए सहायता प्रदान की. सिद्धांत रूप में, गति लंबन और द्विनेत्री असमानता के नीचे अप संकेतों मोटर नियोजन उदर धारा नियंत्रण के लिए अभेद्य है, सुझाव है कि इस तरह के सही हमारे कार्यों का मार्गदर्शन करने के क्रम में पूर्व ज्ञान और अपनेपन के रूप में ऊपर से नीचे अवधारणात्मक जानकारी ओवरराइड कर सकते हैं. द्विपक्षीय उदर पश्चकपाल घावों की वजह से दृश्य रूप को पहचानने में असमर्थता से पीड़ित जो लोमो, दृश्य दो धाराओं परिकल्पना 3-4 के आधार का समर्थन है, वह कठिनाई पहचानने था कि वस्तुओं की दिशा में सही लोभी क्षमता को बनाए रखा. क्योंकि लोमो तरह के मामले के अध्ययन के लिए, यह कार्यात्मक उदर-पृष्ठीय धारा विरोधाभास भी स्वस्थ, nonpathological व्यक्तियों में अस्तित्व में मान लिया था कि. हालांकि, या नहीं, इन निष्कर्षों को एक abso के लिए सबूत प्रदानधारणा और neurotypical आबादी में कार्रवाई के लिए श्रम की वीणा विभाजन गर्मागर्म पिछले बीस वर्षों के 5-10 से अधिक बहस की गई है.
धारणा और कार्रवाई को अलग करने के लिए भ्रम का प्रयोग करें
Neurotypical विषयों में दृश्य दो धाराओं परिकल्पना परीक्षण, शोधकर्ताओं ने पर्यावरण की विषम अवधारणात्मक निर्णय हमारे मोटर कार्यों को प्रभावित कर जांच के लिए कैसे दृश्य भ्रम को रोजगार. Ebbinghaus / Titchener भ्रम, उदाहरण के लिए, बड़ा हलकों से घिरा एक ही आकार के एक और डिस्क से बड़ा प्रतीत होता है कि छोटे डिस्क से घिरा हुआ एक डिस्क लक्ष्य का उपयोग करता है; इस एक आकार विपरीत प्रभाव 11 की वजह से है. प्रतिभागियों को दो धाराओं परिकल्पना सच है, डिस्क लक्ष्य काबू करने के लिए जब तक पहुँचते हैं, तो डिस्क लक्ष्य को हथियाने के हाथ की पकड़ एपर्चर भागीदार डिस्क लक्ष्य का सच ज्यामिति पर कार्य करने के लिए, जिससे भ्रम का कोई असर नहीं होगा गलत अवधारणात्मक आकार ESTIM पर भरोसा करने के बजायAtes. Aglioti एट अल. तथ्य की रिपोर्ट में यह व्यवहार, अलग दृश्य प्रक्रियाओं कुशल कार्यों और जागरूक धारणा 11 कि सरकार तर्क. इसके विपरीत, अन्य समूहों के ध्यान से नहीं बल्कि एक जुदाई 12 से दृश्य धारा जानकारी के एकीकरण के प्रस्ताव, अवधारणात्मक और लोभी कार्यों का मिलान को नियंत्रित जब धारणा और कार्रवाई प्रक्रियाओं के बीच कोई हदबंदी खोजने, इन परिणामों से चुनाव लड़ा है. Ebbinghaus भ्रम का उपयोग दृश्य दो धाराओं परिकल्पना मान्य या खंडन करने के लिए आयोजित कई अनुवर्ती अध्ययन के बावजूद, तर्क 13 के दोनों ओर के समर्थन में सबूत की होड़ टुकड़े कर रहे हैं.
आगे की कार्रवाई की प्रक्रिया पर दृश्य धारणा के प्रभाव का पता लगाने के लिए, 3 डी गहराई उलटा भ्रम (DII) भी उपयोग किया गया है. DIIs शारीरिक रूप से अवतल कोण उत्तल के रूप में माना जाता है और ठीक इसके विपरीत 14 में जो भ्रामक गति और दृश्यों के कथित गहराई उत्क्रमण का उत्पादन. खोखलेअंकित भ्रम प्रोत्साहन भ्रामक परसेप्ट 15-16 बटोर ऐसे पूर्व ज्ञान और convexity पूर्वाग्रह के रूप में ऊपर से नीचे प्रभावों की भूमिका implicating, शारीरिक रूप से अवतल है, हालांकि एक सामान्य, उत्तल चेहरे की धारणा उत्पन्न एक DII का एक उदाहरण है. खोखले अंकित भ्रम पर लक्ष्य की ओर पहुंचने में मोटर व्यवहार की विशेषताएँ करने के प्रयासों के बावजूद, सबूत गोलमोल रहता है: एक और 18 नहीं करता है, जबकि एक अध्ययन मोटर उत्पादन 17 पर एक प्रभाव की रिपोर्ट. इन अध्ययनों से खोखले अंकित भ्रम पर स्थित लक्ष्यों को हाथ रिश्तेदार की दूरी गणना endpoint के लिए अवधारणात्मक गहराई अनुमानों की तुलना पर भरोसा करते हैं. उत्तेजनाओं के इस प्रकार पर प्रदर्शन कार्यों पर परस्पर विरोधी परिणामों शोधकर्ताओं द्वारा इस्तेमाल के तरीकों में बदलाव की वजह से हो सकता है. उदर और पृष्ठीय धारा जानकारी का उपयोग किया जाता है जिस तरह बहस करने के लिए अभी भी है, क्योंकि यह विवाद मोटर behavio की अतिरिक्त उन्नत उपायों के साथ एक और अधिक मजबूत प्रोत्साहन के लिए की जरूरत स्पार्क्सआर.
एक तकनीक सामान्यतः DIIs 14 की एक अन्य वर्ग के लिए फार्म "जो reverspectives" के रूप में भेजा रिवर्स परिप्रेक्ष्य उत्तेजनाओं, का उपयोग कर विकसित किया गया था ठीक यही कारण है. Piecewise 3D तलीय सतहों पर चित्रित कर रहे हैं कि रैखिक परिप्रेक्ष्य cues के प्रोत्साहन के शारीरिक ज्यामिति और वास्तविक चित्रित दृश्य के बीच प्रतियोगिता का उत्पादन. परिप्रेक्ष्य के साथ अनुभव आधारित परिचित गहराई उलटा परसेप्ट (चित्रा 1) के पक्ष में है, जबकि इस तरह के द्विनेत्री असमानता और गति लंबन के रूप में डेटा पर ही आधारित संवेदी संकेतों, शारीरिक, ज्यामिति के सत्यप्रिय परसेप्ट एहसान. reverspective का लाभ यह है जिसका भ्रम में स्थानिक उन्मुखीकरण कथित अपनी शारीरिक अभिविन्यास से लगभग 90 डिग्री से अलग एक प्रोत्साहन सतह पर एक लक्ष्य की नियुक्ति के लिए अनुमति देता है (आंकड़े 1E और 1F). इस भारी अंतर बहुत पहुंच के लिए लोभी आंदोलन कर रहे हैं या infl नहीं कर रहे हैं कि क्या परीक्षण की सुविधाभ्रम से uenced. इस धारणा reverspective पर प्रदर्शन मोटर कार्यों उदर धारा से ऊपर से नीचे प्रभावों से प्रभावित हैं या नहीं, की खोज के लिए महत्वपूर्ण है.
धारणा लड़ाई मॉडल में आंदोलन क्लासेस
एक reverspective प्रोत्साहन पर एक लक्ष्य की ओर हथियाने जब विभिन्न मोटर रणनीति भ्रामक और सत्यप्रिय विचारों के तहत कार्यरत हैं, तो यह आसानी से हाथ के दृष्टिकोण की वक्रता का अध्ययन करके पता लगाया जा सकता है. इसके अलावा, वापस अपने आराम की स्थिति में हाथ से सहज, स्वत: त्याग करने के लिए लक्ष्य का निर्देशन आंदोलन की दीक्षा से पूरे खुलासा आंदोलन के एक विश्लेषण तथ्य बाईपास में मोटर उत्पादन पर अवधारणात्मक प्रभाव के लिए परीक्षण के अतीत के तरीकों में कोई कमी पाया हो सकता है. हाल के अध्ययनों से इन दो आंदोलन वर्गों के बीच संतुलन के साथ ही भविष्य कहनेवाला और अग्रिम विवाद के लिए नर्वस सिस्टम से सहज क्षेत्रों के उपयोग का अध्ययन का महत्व पर प्रकाश डालाएल 19-21,23-24. सहज स्वचालित आंदोलनों के नव सांख्यिकीय परिभाषित वर्ग नए मैट्रिक्स और लक्ष्य का निर्देशन वाले संवेदी मोटर परिवर्तन ट्रैक करने के लिए और प्राकृतिक व्यवहार के सूक्ष्म पहलुओं यों को इस प्रकार दूर किया गया है के रूप में महत्वपूर्ण हो सकता है कि बाहर बारी सुविधाएँ प्रदान करता है.
हमारे ज्ञान करने के लिए, दृश्य दो धाराओं परिकल्पना पर मौजूदा अनुसंधान केवल जिससे visuomotor कार्रवाई लूप को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं कि स्वचालित संक्रमणकालीन आंदोलनों पर कोई प्रभाव की अनदेखी लक्ष्य का निर्देशन में कार्य करता है, पर केंद्रित है. जोर इसलिए पूरी तरह से दृश्य धारणा कार्रवाई मॉडल से संबंधित मुद्दों को स्पष्ट करने के लिए वर्तमान प्रतिमान में मोटर व्यवहार के दोनों मोड पर कब्जा करने के क्रम में स्वत: गति के महत्व पर रखा जाना चाहिए. यहाँ तरीकों सहज, पारगमन के साथ संयोजन के रूप में विचार, लक्ष्य का निर्देशन कार्रवाई डोमेन मोटर व्यवहार modulating पर दृश्य उदर धारा में ऊपर से नीचे संकेतन की भूमिका की जांच करने के लिए विकसित कर रहे हैंएक मजबूत DII रिवर्स परिप्रेक्ष्य प्रोत्साहन का उपयोग ional आंदोलनों.
औचित्य
यह ऊपर से नीचे दृश्य प्रक्रियाओं भ्रामक परसेप्ट के तहत 3 डी रिवर्स परिप्रेक्ष्य दृश्य में संवेदी मोटर प्रणाली, एम्बेडेड लक्ष्य की ओर पूरा आंदोलन trajectories को प्रभावित अगर सत्यप्रिय परसेप्ट (आंकड़े 1E द्वारा हासिल लक्ष्य दृष्टिकोण से अलग होगा, धारणा है कि है और 1F). Reverspective प्रोत्साहन की भ्रामक परसेप्ट एक ("मजबूर") उचित परिप्रेक्ष्य प्रोत्साहन से प्राप्त करने के लिए बहुत समान है, क्योंकि इसके अलावा, एक reverspective पर एक एम्बेडेड लक्ष्य की ओर प्रदर्शन किया पहुँचता इसलिए के प्रभाव में आयोजित पहुँचता है विशेषताओं में समान होना चाहिए reverspective प्रोत्साहन (आंकड़े -1 सी और 1F) पर भ्रम.
ऊपर से नीचे दृश्य प्रभावों आंदोलन प्रक्षेपवक्र को प्रभावित नहीं करते हैं, तो इसे बनाया und पहुंचता है कि धारणा हैएर भ्रामक परसेप्ट reverspective प्रोत्साहन (चित्रा 1E) पर सत्यप्रिय परसेप्ट के अधीन किए तक पहुँच के रूप में एक ही विशेषताओं का प्रदर्शन होगा. दूसरे शब्दों में, भ्रामक और सत्यप्रिय दोनों परसेप्ट पहुंचता दोनों आगे प्रक्षेपवक्र रास्तों उत्तेजना का सच ज्यामिति पर कार्य करेगा, ऐसा है कि प्रकृति में समान होगा. आगे में मनाया प्रभाव हाथ के स्वत: त्याग में अनुवाद तक पहुँचने कैसे अज्ञात है. एक पूर्ण मोटर विश्लेषण का काम करके, हम कार्रवाई और धारणा के बारे में हमारी समझ के हाथ में मौजूदा मुद्दों को स्पष्ट करने के छोरों अग्रिम करना है.
Protocol
Representative Results
Discussion
हमारे तरीके प्रायोगिक कार्य के संबंध में आंदोलन का खुलासा पूरे विश्लेषण करके धारणा कार्रवाई मॉडलों की वैधता का परीक्षण करने के लिए एक मंच प्रदान करते हैं. प्रतिमान अनुसंधान के इस क्षेत्र को विस्तृत क…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों प्रारंभिक डिजाइन चरण में मदद के लिए इस अध्ययन में रन प्रतिभागियों, Polina Yanovich, यहोशू DOBIAS, और रॉबर्ट डब्ल्यू Isenhower की मदद करने के लिए विजन रिसर्च और संवेदी मोटर एकता प्रयोगशाला की प्रयोगशाला के सदस्यों को स्वीकार करना, और टॉम होगा प्रोत्साहन के निर्माण में उनकी मदद के लिए अनुग्रह. इस काम के बाद सूत्रों ने समर्थन किया था: NSF ग्रेजुएट रिसर्च फैलोशिप कार्यक्रम: पुरस्कार # डीजीई-0937373, NSF CyberEnabled डिस्कवरी और अभिनव प्रकार मैं (आइडिया): # 094,158 अनुदान, और रटगर्स-UMDNJ एनआईएच जैव प्रौद्योगिकी प्रशिक्षण कार्यक्रम: अनुदान # 5T32GM008339-22.
Materials
| Laboratory bench | |||
| Slidable Track with Retractable Spring | built in-house | ||
| Retractable Spring | |||
| Adjustable Lamps | |||
| Switch Box | |||
| Circuit Board | |||
| Arduino | Smart Projects, Italy | ||
| MATLAB | The MathWorks Inc., Natick, MA, USA | ||
| Randot-dot Stereo Test | |||
| Reverse-Perspective Stimulus | built in-house | ||
| Proper-Perspective Stimulus | built in-house | ||
| Training Stimuli | built in-house | ||
| Polhemus Motion Capture System | Liberty, Colchester, VT, USA | ||
| The Motion Monitor Motion-Tracking Software | Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL | ||
| Sport Sweatbands | |||
| De-Focusing Lens |
References
- Schneider, G. E. Two visual systems. Science. 163, 895-902 (1969).
- Ingle, D., Goodale, M. A., Mansfield, R. J. W. . Analysis of visual behavior. , (1982).
- Goodale, M. A., Milner, A. D. Separate visual pathways for perception and action. Trends Neurosci. 15, 20-25 (1992).
- James, T. W., Culham, J., Humphrey, G. K., Milner, A. D., Goodale, M. A. Ventral occipital lesions impair object recognition but not object-directed grasping: an fMRI study. Brain. 126, 2463-2475 (2003).
- Pisella, L., Binkofski, F., Lasek, K., Toni, I., Rossetti, Y. No double-dissociation between optic ataxia and visual agnosia: multiple sub-streams for multiple visuo-manual integrations. Neuropsychologia. 44, 2734-2748 (2006).
- Westwood, D. A., Goodale, M. A. Perceptual illusion and the real-time control of action. Spat. Vis. 16, 243-254 (2003).
- Schenk, T. Visuomotor robustness is based on integration not segregation. Vis. Res. 50, 2627-2632 (2010).
- Schenk, T. No dissociation between perception and action in patient DF when haptic feedback is withdrawn. J. Neurosci. 32, 2013-2017 (2012).
- Gegenfurtner, K., Henriques, D., Krauzlis, R. Recent advances in perception and action. Vis. Res. 51, 801-803 (2011).
- Binkofski, F., Buxbaum, L. J. Two action systems in the human brain. Brain Lang. , (2012).
- Aglioti, S., DeSouza, J. F., Goodale, M. A. Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand. Curr. Biol. 5, 679-685 (1995).
- Franz, V. H., Gegenfurtner, K. R., Bulthoff, H. H., Fahle, M. Grasping visual illusions: no evidence for a dissociation between perception and action. Psychol. Sci. 11, 20-25 (2000).
- Gilster, R., Kuhtz-Buschbeck, J. P., Wiesner, C. D., Ferstl, R. Grasp effects of the Ebbinghaus illusion are ambiguous. Exp. Brain Res. 171, 416-420 (2006).
- Papathomas, T. V. Art pieces that ‘move’ in our minds – an explanation of illusory motion based on depth reversal. Spatial Vis. 21, 79-95 (2007).
- Papathomas, T. V., Bono, L. M. Experiments with a hollow mask and a reverspective: top-down influences in the inversion effect for 3-D stimuli. Perception. 33, 1129-1138 (2004).
- Hill, H., Johnston, A. The hollow-face illusion: object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus. Perception. 36, 199-223 (2007).
- Hartung, B., Schrater, P. R., Bulthoff, H. H., Kersten, D., Franz, V. H. Is prior knowledge of object geometry used in visually guided reaching. J. Vis. 5, 504-514 (2005).
- Kroliczak, G., Heard, P., Goodale, M. A., Gregory, R. L. Dissociation of perception and action unmasked by the hollow-face illusion. Brain Res. 1080, 9-16 (2006).
- Torres, E. B. Two classes of movements in motor control. Exp. Brain Res. 215, 269-283 (2011).
- Torres, E. B. Signatures of movement variability anticipate hand speed according to levels of intent. Behav. Brain Func. 9. 10, 10 (2013).
- Torres, E. B., Heilman, K. M., Poizner, H. Impaired endogenously evoked automated reaching in Parkinson’s disease. J. Neurosci. 31, 17848-17863 (2011).
- Rencher, A. C. . Methods of multivariate analysis. , (2002).
- Torres, E. B., Zipser, D. Simultaneous control of hand displacements and rotations in orientation-matching experiments. J. Appl. Physiol. 96, 1978-1987 (2004).
- Yanovich, P., Isenhower, R. W., Sage, J., Torres, E. B. Spatial-orientation priming impedes rather than facilitates the spontaneous control of hand-retraction speeds in patients with Parkinson’s disease. PLoS ONE. 8, 1-19 (2013).
- Prime, S. L., Marotta, J. J. Gaze strategies during visually-guided versus memory-guided grasping. Exp. Brain Res. 225, 291-305 (2013).
- Schneider, U., et al. Reduced binocular depth inversion in schizophrenic patients. Schizophrenia Res. 53, 101-108 (2000).
- Dima, D., Dillo, W., Bonnemann, C., Emrich, H. M., Dietrich, D. E. Reduced P300 and P600 amplitude in the hollow-mask illusion in patients with schizophrenia. Psychiatry Res. 191, 145-151 (2011).
- Butler, P. D., Silverstein, S. M., Dakin, S. C. Visual perception and its impairment in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 64, 40-47 (2008).
