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Behavior

Los métodos para explorar la influencia de arriba hacia abajo Procesos Visuales en Comportamiento Motor

doi: 10.3791/51422 Published: April 16, 2014

Summary

No está claro cómo las señales de arriba hacia abajo de la corriente visual ventral afectan al movimiento. Hemos desarrollado un paradigma para probar el comportamiento del motor hacia un objetivo en una ilusión inversión de la profundidad 3D. Las diferencias significativas se registraron en ambos movimientos deliberados dirigidos a un objetivo y las acciones automáticas en condiciones de visión ilusoria y verídicos.

Abstract

Conciencia kinestésica es importante para navegar con éxito en el medio ambiente. Cuando interactuamos con nuestro entorno cotidiano, algunos aspectos del movimiento se planearon deliberadamente, mientras que otros se producen de forma espontánea por debajo de la conciencia. El componente intencional de esta dicotomía ha sido ampliamente estudiado en varios contextos, mientras que el componente espontáneo sigue siendo en gran parte bajo-explorado. Por otra parte, cómo los procesos perceptuales modulan estas clases de movimiento todavía no está claro. En particular, un tema actualmente debatido es si el sistema visuomotor se rige por la percepción espacial producida por una ilusión visual o si no se ve afectado por la ilusión y se rige no por la percepción verídica. Percepciones biestables como ilusiones inversión profundidad 3D (DIIS) proporcionan un excelente contexto para estudiar estas interacciones y el equilibrio, especialmente cuando se utiliza en combinación con movimientos alcance de captar. En este estudio, se desarrolla una metodología que utiliza un DII a clarcificar el papel de los procesos de arriba hacia abajo en la acción del motor, especialmente la exploración de cómo se extiende hacia un objetivo en una DII se ven afectados en ambos dominios de movimientos deliberados y espontáneos.

Introduction

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Visión para la Percepción vs Visión para la Acción

Para navegar con éxito en el medio ambiente, la información del sistema visual se utiliza para ayudar a coordinar el movimiento humano. ¿Cómo se selecciona la información visual y priorizado para influir en las acciones motoras sigue siendo poco clara. Dos de las principales proyecciones anatómicas surgen de la corteza visual primaria para formar el ventral ("qué", o "visión de la percepción") vía, que se extiende hasta la zona temporal, y el dorsal ("dónde", o "la visión a la acción") y la vía , para el lóbulo parietal 1-2. La corriente ventral está implicada en la utilización de la información visual para los procesos de percepción, tales como el reconocimiento de objetos y la identificación, mientras que la corriente dorsal está pensado exclusivamente para procesar las señales de orientación de acción y la conciencia espacial. La pregunta es si los procesos de arriba hacia abajo de la corriente ventral forma a la manera en que se ejecutan los movimientos.

El festudio de caso de amous DF paciente, evaluada por Goodale y Milner en 1992, aportó pruebas y apoyo a la hipótesis visual de dos arroyos, que afirma que los procesos de la corriente ventral y dorsal son separables para la percepción y la acción 3 fuerte. En teoría, las señales ascendentes de paralaje de movimiento y la disparidad binocular pueden anular la información perceptual de arriba hacia abajo, como el conocimiento previo y la familiaridad con el fin de orientar con precisión nuestras acciones, lo que sugiere que la planificación motora es impermeable al control de corriente ventral. DF, que sufría de forma agnosia visual causada por lesiones occipitales bilaterales ventrales, conserva la capacidad de agarre precisa hacia los objetos que ella tenía dificultades para reconocer, apoyar la premisa de lo visual hipótesis de los dos flujos de 3-4. Debido a los estudios de caso como DF, se asumió que la dicotomía stream-ventral dorsal funcional también existía en los individuos sanos, no patológicas. Sin embargo, si estos resultados proporcionan evidencia de una absodivisión laúd del trabajo para la percepción y la acción en las poblaciones neurotypical ha sido objeto de acalorados debates en los últimos veinte años, 5-10.

El uso de las ilusiones de segregar Percepción y Acción

Para probar la hipótesis visual de dos corrientes en sujetos neurotypical, los investigadores emplean ilusiones visuales para investigar cómo los juicios de percepción sesgada del entorno afectan nuestras acciones motoras. La ilusión de Ebbinghaus / Titchener, por ejemplo, utiliza un blanco disco rodeado de discos más pequeños que parece ser más grande que otro disco del mismo tamaño rodeada de círculos más grandes; esto es debido a un efecto de contraste de tamaño 11. Cuando los participantes llegan a comprender el destino de disco, si la hipótesis de dos corrientes es cierto, entonces la abertura de agarre de la mano agarrando a la diana de disco no se vería afectada por la ilusión, haciendo que el participante para actuar en la verdadera geometría del disco de destino en lugar de confiar en la incorrecta estim tamaño perceptualates. Aglioti et al. en el informe hecho este comportamiento, el razonamiento de que los procesos visuales independientes gobiernan acciones calificados y la percepción consciente 11. Por el contrario, otros grupos se han opuesto a estos resultados, al no encontrar la disociación entre los procesos de percepción y de acción cuando se controla cuidadosamente la correspondencia de las tareas perceptivas y prensiles, proponiendo una integración de la información del flujo visual más que una separación 12. A pesar de varios estudios de seguimiento llevados a cabo para validar o refutar la hipótesis visual de dos arroyos con el Illusion Ebbinghaus, hay piezas que compiten de evidencia para apoyar ambos lados de la discusión 13.

Para profundizar en la influencia de la percepción visual en los procesos de acción, se han utilizado también las ilusiones de inversión de la profundidad 3D (DII). Diis producen movimiento ilusorio y percibida reversión profundidad de escenas en las que los ángulos cóncavos físicamente se perciben como convexa y viceversa 14. The HollowIlusión de la cara es un ejemplo de un DII que genera la percepción de un rostro normal, convexo aunque el estímulo es físicamente cóncava, lo que implica el papel de las influencias de arriba hacia abajo, como el conocimiento previo y el sesgo de convexidad para provocar la percepción ilusoria 15-16. A pesar de los esfuerzos para caracterizar el comportamiento del motor en alcanzar hacia las metas en el hueco de la ilusión de la cara, la evidencia sigue siendo ambigua: un estudio informa un efecto en la salida del motor 17, mientras que otro no lo hace 18. Estos estudios se basan en la comparación de las estimaciones de profundidad de percepción hasta el punto final cálculos de distancia de la parte relativa a los objetivos situados en el hueco de la ilusión de la cara. Los resultados contradictorios sobre las acciones realizadas en este tipo de estímulos pueden ser el resultado de las variaciones en los métodos utilizados por los investigadores. Debido a la forma en que se utiliza la información ventral y dorsal arroyo está todavía a debate, esta controversia despierta la necesidad de un estímulo más fuerte con medidas avanzadas adicionales de Behavio motorr.

Es precisamente por eso se desarrolló una técnica utilizando estímulos inversa perspectiva, comúnmente conocida como "reverspectives", que forman otra clase de Diis 14. Señales perspectiva lineal que se pintan en las superficies planas a trozos 3D producen una competencia entre la geometría física del estímulo y de la escena pintada real. Señales sensoriales basadas en datos, tales como la disparidad binocular y paralaje de movimiento a favor de la percepción verídica de la geometría física, mientras que el conocimiento basado en la experiencia con la perspectiva favorece la percepción de la profundidad inversión (Figura 1). La ventaja de la reverspective es que permite la colocación de un objetivo sobre una superficie de estímulo percibido cuya orientación espacial bajo la ilusión difiere por cerca de 90 grados desde su orientación física (Figuras 1e y 1f). Esta enorme diferencia facilita enormemente comprobar que los movimientos alcance-para aferramiento son o no inflinfluenciada por la ilusión. Esta idea es clave para explorar si las acciones realizadas en el motor reverspective se ven afectados por las influencias de arriba hacia abajo de la corriente ventral.

Las clases de movimiento en modelos Percepción-Acción

Si las diferentes estrategias de motor se emplean bajo percepciones ilusorias y verídicos al grabar hacia un blanco en un estímulo reverspective, entonces puede ser fácilmente rastreado mediante el estudio de la curvatura de la aproximación de la mano. Por otra parte, un análisis de todo el movimiento se desarrolla desde el inicio del movimiento dirigido a un objetivo a la retracción espontánea y automática de la mano de nuevo a su estado de reposo puede ser en realidad de bypass todas las deficiencias observadas en los métodos anteriores de pruebas para la influencia perceptual en la salida del motor. Estudios recientes ponen de relieve la importancia de estudiar el equilibrio entre estas dos clases de movimiento, así como el uso de los segmentos espontáneos por los sistemas nerviosos para contro predictivo y anticipatorial 19-21,23-24. La clase recién estadísticamente definido de movimientos espontáneos automática proporciona nuevas métricas y características que resultan ser tan crucial como los dirigidos a un objetivo han sido hasta ahora para seguir los cambios sensoriales y motoras y cuantificar los aspectos sutiles de comportamientos naturales.

Hasta donde sabemos, la investigación existente sobre el visual hipótesis de dos corrientes sólo se centra en los actos dirigidos a un objetivo, ignorando con ello cualquier efecto sobre los movimientos de transición automáticos que son componentes significativos para completar el bucle acción visomotora. El énfasis, por tanto, debe ser colocado en la importancia de los movimientos automáticos con el fin de captar plenamente los modos de comportamiento del motor en el paradigma actual para aclarar las cuestiones relativas a los modelos de percepción-acción visuales. Aquí se desarrollan los métodos para investigar el papel de la señalización de arriba hacia abajo en la corriente ventral visual en la modulación de la conducta motora en el, dominio de acción dirigido a un objetivo deliberado en conjunción con espontánea, de tránsitomovimientos ional utilizando un robusto DII estímulo inversa-perspectiva.

Razón fundamental

La hipótesis es que, si los procesos visuales de arriba hacia abajo influyen en el sistema sensorio-motor, las trayectorias de movimiento completo hacia el blanco incrustado en la escena inversa perspectiva 3D bajo la percepción ilusoria será diferente de la aproximación al destino provocado por la percepción verídica (Figuras 1e y 1f). Por lo tanto, Además, puesto que la percepción ilusoria del estímulo reverspective es muy similar a la obtenida por una adecuada ("forzada") estímulo perspectiva, alcanza realizado hacia un objetivo incrustado en una reverspective debe ser similar en características a tramos realizados bajo la influencia de la ilusión del estímulo reverspective (Figuras 1c y 1f).

Si arriba hacia abajo influencias visuales no afectan la trayectoria de movimiento, entonces se plantea la hipótesis de que llegue hecho under la percepción ilusoria exhibiría las mismas características que alcances realizados bajo la percepción verídica del estímulo reverspective (Figura 1e). En otras palabras, alcances de percepciones tanto ilusorias y verídicas serían similares en la naturaleza, de tal forma que ambas trayectorias de la trayectoria hacia adelante actuarían sobre la verdadera geometría del estímulo. ¿Cómo los efectos observados en el delantero alcanzan traducir en la retracción automática de la mano es desconocido. Mediante el empleo de un análisis integral del motor, nuestro objetivo es avanzar en la comprensión de la acción y la percepción bucles para aclarar las cuestiones existentes a la mano.

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Protocol

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1. Construir el aparato de Estímulo

  1. Construir una plataforma móvil en una pista de deslizamiento. Cada estímulo se coloca en la plataforma móvil en función del tipo de ensayo se llama para.
  2. Asegure la pista sobre una mesa a una altura adecuada que permite la plataforma de estímulo sea a nivel del ojo con el participante para estar sentado frente a la mesa.
  3. Adjuntar un mecanismo de resorte retráctil a la plataforma de estímulo. Conectar la entrada para el mecanismo de resorte de una placa de circuito.
  4. Coloque el conjunto de luces detrás del asiento del participante, frente a la plataforma de estímulo. Es importante para iluminar la plataforma de estímulo de manera uniforme debido a la iluminación desigual puede proyectar sombras que interfieren con la percepción ilusoria. Conecte el conjunto de las lámparas a un convertidor que la une a la placa de circuito.
  5. Coloque una caja de conmutación hasta el borde de la mesa más cercana a la de donde se sentará el participante. Los participantes ponen su mano en la caja del interruptor unat el comienzo de cada prueba y activar el interruptor tan pronto como se levante la mano para ejecutar el movimiento de la mano. Vincular la entrada de la caja de interruptores de la placa de circuito.
  6. Conecte cada pin de salida de la placa de circuito a un pin del microcontrolador para controlar la activación simultánea de la retracción de la plataforma móvil a través del mecanismo de la primavera y el apagado de las luces una vez que se activa la caja de interruptores. El estímulo debe retractarse y las luces debe apagar después del inicio del movimiento de alcance en cada ensayo para evitar las correcciones visuales en línea y retroalimentación háptica se produzcan. Se utiliza la caja de interruptores para que la retracción del estímulo y el inicio oscuridad se llevan a cabo sólo después de que se inicia el movimiento, haciendo de esta una tarea alcance inmediato.
  7. Escriba un programa MATLAB que controla las señales del microcontrolador. Utilice el código de MATLAB para almacenar una secuencia de ensayos e instruir el experimentador lo estímulos y condiciones de visualización que se utilizará para cada ensayo.
  8. Construcestímulos t de capacitación, el estímulo inversa perspectiva, y el estímulo adecuado perspectiva (Figuras 1 y 2). Estímulos de entrenamiento constan de dos paneles rectangulares que representan a la pared aislada del edificio del medio incrustado en el estímulo inversa perspectiva y el estímulo adecuado perspectiva derecho de superficie. El propósito de los estímulos de entrenamiento será discutido en el procedimiento experimental. Fije objetivos rojos disco plano a la derecha de la línea media de los estímulos.

2. Los participantes

  1. Obtener el consentimiento informado por escrito de la IRB aprobó el protocolo de acuerdo con la Declaración de Helsinki antes de iniciar la sesión experimental.
  2. Pruebe el participante para la agudeza visual en cada ojo, la estereopsis (usando una prueba Randot-Stereo), y el dominio de los ojos.
  3. Puesta en marcha del sistema de captura de movimiento. Utilice catorce sensores electro-magnética a 240 Hz y el software de motion-tracking. La alta resolución del sistema de grabación almínimos para el análisis en profundidad del desarrollo del movimiento en tres dimensiones de catorce sensores simultáneamente, que los estudios anteriores no tienen.
    1. Coloque doce de los catorce sensores en los siguientes segmentos corporales utilizando bandas deportivas diseñadas para optimizar el movimiento sin restricciones del cuerpo: cabeza, tronco, hombros derecho e izquierdo, brazo izquierdo, antebrazo izquierdo, muñeca izquierda, parte superior del brazo derecho, el antebrazo derecho, muñeca, el dedo índice derecho la mano y pulgar de la mano derecha.
    2. Coloque los dos sensores restantes en la parte trasera de los estímulos directamente detrás de la ubicación de destino para alcanzar una posición precisa del objetivo en el espacio 3D en relación con el participante durante la formación y bloques experimentales.

3. Procedimiento experimental

  1. Coloque todos los estímulos fuera de la vista del participante en este momento. Apague todas las luces a excepción de las lámparas que se utilizan para iluminar la plataforma de estímulo. Dim cualquiera de las pantallas de ordenador que se utilizan para ejecutar el experiment de manera que sus luces no interfieren con la iluminación incluso proyecta sobre el aparato.
  2. Antes de empezar cualquier ensayo, informará al participante del flujo de experimento. Notificarles de la retracción del estímulo y de apagar las luces una vez que inician el movimiento levantando su mano de la caja de interruptores. Recuérdeles que no deben tratar de seguir la plataforma retráctil, pero a sólo agarrar en donde el objetivo fue visto por última vez. Demostrar cómo agarrar a donde ellos recuerdan haber visto por última vez el blanco acercándose a ella perpendiculares a la superficie percibida.
  3. Comience ensayos de práctica. Estos ensayos permiten que el participante se sienta cómodo con la configuración. No hay estímulo de prueba en la plataforma - sólo un tablero negro con un saliente de polo central utilizado para fijar los estímulos. Instruya a los participantes a alcanzar en el polo central y llevar la mano hacia atrás para descansar al término de la distancia, a su / su propio ritmo; repita para tres ensayos. Nota: Es importante no dar instrucciones sobre cómo Retract la mano; este componente debe ser automática y por debajo de un control consciente.
  4. Iniciar los ensayos de formación. Pida al participante para cerrar su / sus ojos después de cada ensayo para el resto del experimento. Mientras los ojos de los participantes están cerradas, colocar el estímulo de entrenamiento se pide en el programa MATLAB para el polo central; el orden de presentación de los estímulos de entrenamiento es al azar por el programa MATLAB para un total de ocho ensayos, cuatro para cada estímulo. Estímulos de entrenamiento ayudan a demostrar la curvatura del alcance cuando se le preguntó para agarrar a los blancos en las superficies físicas representante de los objetivos utilizados en los estímulos experimentales.
  5. Comience ensayos experimentales. Hay tres condiciones de estímulo para los ensayos experimentales: (1) reverspective bajo percepto ilusorio, como en la figura 1f (REV-ILLU), (2) reverspective bajo percepción verídica, como en la figura 1e (REV-VER), y (3) adecuada perspectiva (PRO), como en la figura 1c. Recordemos que condiciones (1) y (2) utilizar el mismo estímulo reverspective física.
    1. En primer lugar presentar el estímulo reverspective. Pida al participante si él / ella puede estabilizar la percepción ilusoria del edificio del medio, "saltando" hacia él / ella. Si el participante tiene problemas para estabilizar la percepción ilusoria, colocar una lente de-centrarse en el ojo no dominante para debilitar la estereopsis con el fin de preservar la percepción ilusoria manteniendo alcanzando la distancia a la meta 18. Si el participante requiere la lente de-centrarse, a continuación, asegúrese de encargar a él / ella para ponerse antes de cada ensayo REV-ILLU.
    2. Tras el primer ensayo REV-ILLU, el programa MATLAB de forma aleatoria el orden de los ensayos. Para cada ensayo, dan las siguientes instrucciones, dependiendo de la condición de estímulo:
      REV-ILLU: "Ver el edificio del medio como saltando hacia ti."
      REV-VER: "Ver el edificio del medio como la espeleología en alejarme de ti."
      PRO: "Ver el edificio del medio como saltando hacia you ".
      Una vez que el participante confirma una percepción estable, pídales que agarrar al blanco. Lleve a cabo doce ensayos para cada condición para un total de 36 ensayos experimentales.

4. Análisis de Datos

  1. Para analizar los movimientos en términos de alcance dirigido a un objetivo y retracciones automáticas, primero se descomponen los datos en dos clases de movimiento detectando el punto en el que la velocidad del movimiento, después de su iniciación, se acerca a la velocidad instantánea de cero.
  2. Para buscar diferencias en la curvatura de las trayectorias de la trayectoria de la mano para cada condición de estímulo, realice la prueba de Wilk Lambda Estadística en el conjunto de datos en 3 dimensiones en cada punto en el tiempo durante la trayectoria. Prueba Lambda del Wilk reduce la estadística de Λ probabilidad de prueba a un valor escalar por medio de determinantes para ayudarnos a deducir si o no el vector de trayectoria media para REV-ILLU es similar a REV-VER o PRO 22.
  3. Para el estudio de la orientacióntación de la mano hacia el objetivo al final del alcance dirigido a un objetivo, comparar el ángulo formado entre el vector de enfoque de unidad generada por las posiciones de los sensores pulgar, índice, y la muñeca en relación con el objetivo de unidad normal a la superficie del vector (Figuras 5a y 5b).

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Representative Results

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1. Hand Path Trayectorias

Los resultados se muestran para Representante Asunto VT. El Lambda de Wilk prueba Estadísticas permite la reducción de los datos de espacio de tres dimensiones en un valor escalar por el uso de los determinantes. Lambda estadística del Wilk utiliza la prueba de razón de verosimilitud , En el que la suma "dentro" de las plazas y de los productos forman la matriz E, y la suma "total" de las plazas y de los productos de matriz forma (E + H). La norma establece que, cuando se , La hipótesis nula es rechazada. En , es el nivel de confianza,oad/51422/51422eq5.jpg "width =" 15 "/> es el número de variables o dimensiones, y y son los grados de libertad para la hipótesis y error, respectivamente, en el que es el número de condiciones y es el número de ensayos. En nuestro caso, y . Por lo tanto, obtenemos de la tabla de consulta que se encuentra en los métodos de rencher para multivariante Unnálisis 22.

Ruta Mano análisis de trayectoria utilizando la prueba del Lambda de Wilk reveló una diferencia estadísticamente significativa entre las condiciones REV-VER en el futuro, el movimiento dirigido a un objetivo (Figura 3a) REV-ILLU y, como a lo largo de la progresión de toda la ruta (Figura 3d). Este comportamiento también se conserva en la retracción noninstructed como se ve en el gráfico (Figuras 4a y 4d). Como era de esperar, la comparación entre el REV-VER y condiciones PRO difiere significativamente tanto en los movimientos hacia delante y retractory (Figuras 3b, 3e, 4b, y 4e). Desde el despliegue de movimiento es fundamental para determinar las diferencias de enfoque, los valores de lambda de Wilk se trazan en función del porcentaje de la trayectoria trayectoria mano completa (Figuras 3d-3f y vs comparación REV-ILLU (Figura 3d) son similares a los encontrados en el REV-VER vs comparación PRO (Figura 3e). Lo mismo es cierto para la retracción de la mano (figuras 4d y 4e). El REV-ILLU y condiciones PRO no difieren significativamente en cualquiera de las clases de movimiento, como para todos los valores de lambda basándose en el porcentaje de ruta completa en tanto el avance y retracción de los casos (figuras 3c, 3f, 4c, y 4f).

2. Orientación de las manos

Al examinar la orientación de la mano cuando se acerca al objetivo en cada condición, de hanvectores d-enfoque en casos REV-VER difieren de los de la REV-ILLU y casos PRO (Figura 5c). REV-ILLU y condiciones PRO producen posturas similares, de mano cuando se orienta hacia la meta percibida de REV-ILLU y la meta física para condiciones adecuadas. El ángulo formado entre la unidad de enfoque vector medio para ensayos REV-ILLU y la unidad normal a la superficie vector objetivo produce un 97,5197 ° ± 3,2228 diferencia (Figura 5d). Recordemos que el estímulo inversa perspectiva genera casi diferencias máximas de 90 grados entre los estados ilusorios y verídicos. Esto sugiere que, por lo tanto Representante Asunto VT orientado su mano hacia el objetivo percibido y no la ubicación física de la diana en la percepción ilusoria.

Figura 1
Figura 1. La adecuada-y Reverse-Perspectiva estímulos. (ac) La perspectiva adecuada-o "forzada". (A) Vista frontal del estímulo pintado. (B) las vistas ortográficas. (C) Vista superior: la percepción verídica de una escena cóncava con una flecha que ilustra una típica trayectoria de alcance para el objetivo. (A, df) El-perspectiva inversa da lugar a dos percepciones, que se muestran en las partes (e) y (f). (A) Vista frontal del estímulo pintado. (d) las vistas ortográficas. (E) La vista superior: la percepción verídica de una escena convexa con una flecha que ilustra una típica trayectoria de la mano. (F) Vista superior: la percepción ilusoria de una escena cóncava - mostrado por líneas de puntos - con una flecha que ilustra una típica trayectoria de la mano. La cifra de línea punteada muestra sólo la forma 3D ilusoria percepción. La posición del objeto no es accuraTE; De hecho, el objeto ilusoria fue compensado deliberadamente hacia el observador con el fin de aclarar la trayectoria alcance. La curvatura de las trayectorias es exagerado para ilustrar las diferencias que pudieran derivarse, en función de la percepción. La percepción de (f) proporciona una excelente prueba para examinar si la trayectoria de llegar se rige por la ilusión (trayectoria de (f)) o por la superficie física (trayectoria de (E)). Tenga en cuenta que los-adecuada y revertir-perspectivas comparten el mismo punto de vista frontal (a). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2. Estímulos de entrenamiento (. (Cd) El panel rectangular tiene la misma orientación que la pared derecha del edificio medio en el estímulo 3D inversa-perspectiva. (A, c) los planos esquemáticos de vistas superiores que ilustran la colocación de los paneles, con flechas que indican las trayectorias típicas de alcance. La curvatura de las trayectorias se ha exagerado para ilustrar la diferencia. (B, d) Fotografías de los estímulos como aparecieron a los participantes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3
Figura3. Análisis de Trayectoria camino a seguir de la mano. (Ac) trayectorias medias representan en blanco con intervalos de confianza (tubos de colores) para cada punto de la trayectoria de reversa perspectiva verídica (REV-VER en verde), invertir la perspectiva ilusoria (REV-ILLU en azul), y correcta perspectiva (PROPER) en condiciones rojos para el meta-dirigida, avance previsto. (Df) valores Lambda de comparaciones por pares de condiciones basadas en el porcentaje de ruta completa. Usando Lambda Prueba del Wilk, cuando , La hipótesis nula es rechazada. está dado por la línea de puntos. En (d) REV-VER vs REV-ILLU y (e) REV-VER vs comparaciones adecuadas, (f) REV-ILLU vs 0.5, , Por lo tanto, las trayectorias de ruta mano entre las condiciones no difieren significativamente. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4
Figura 4. Análisis de Ruta Retracción Mano Trayectoria. (Ac) trayectorias medias trazados en blanco con intervalos de confianza (tubos de colores) para cada punto de la trayectoria de reversa perspectiva verídica (REV-VER en verde), invertir la perspectiva ilusoria (REV- ILLU en azul), yadecuada-perspectiva condiciones (adecuado en rojo) para la retracción espontánea y automática de la mano. (Df) valores Lambda de comparaciones por pares de condiciones basadas en el porcentaje de ruta completa. Usando Lambda Prueba del Wilk, cuando , La hipótesis nula es rechazada. está dado por la línea de puntos. En (d) REV-VER vs REV-ILLU y (e) REV-VER vs comparaciones adecuadas, , Lo que indica una diferencia significativa entre las trayectorias trayectoria de la mano. Para la (f) REV-ILLU vs comparación adecuada, , Por lo tanto, las trayectorias de ruta mano entre Conditiones no difieren significativamente. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La figura 5
Figura 5. Orientación de las manos. (A) El vector de enfoque de unidad de la mano se define por sensores situados en el pulgar, índice, y las posiciones de la muñeca. (B) Unidad (discontinua) vectores normales a la superficie objetivo para el correcto perspectiva (arriba) y reverso-perspectiva (media e inferior) estímulos. Bajo la percepción ilusoria (panel inferior, líneas de puntos) de este vector se percibe como casi perpendicular al vector de unidad física (en el centro). (C) los vectores de aproximación de la mano trazan para (rojo) Ensayos CORRECTOS REV-VER (verde), REV-ILLU (azul), y, ( Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

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Nuestros métodos proporcionan una plataforma para probar la validez de los modelos de percepción-acción mediante el análisis de todo el desarrollo de movimiento en relación con la tarea experimental. El paradigma se puede modificar para probar otros tipos de estímulos visuales para ampliar esta área de investigación. Por ejemplo, otra Diis 3D puede ser probado en el aparato para ver cómo las interacciones entre los procesos de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba se traducen a varios estímulos. Los métodos también se pueden adaptar para probar las poblaciones clínicas que pueden tener perturbaciones en procesos de percepción y de acción. Por otra parte, el sistema de captura de movimiento utilizado en nuestro estudio puede ser sustituido con otros tipos de equipo de grabación para adaptarse mejor a la tarea experimental. La posible generalización de estos métodos para otras aplicaciones, por lo tanto tiene un valor importante en el avance de la investigación del comportamiento humano.

Sin embargo, como con cualquier técnica, el paradigma actual tiene sus limitaciones. Debido a la eliminación de HAPretroalimentación tic y el control visual en línea, apagando las luces y retraer el estímulo, el presente estudio no permite el registro simultáneo de los movimientos del ojo en relación con la ejecución del movimiento. Movimientos de los ojos puede ayudar a identificar si los participantes usan un marco alocéntrica o egocéntrica de referencia para emplear una de arriba hacia abajo o estrategia de abajo hacia arriba 25. Debido a que el diseño actual no tiene la capacidad de implementar esta medida adicional, se limitada a sólo captura la función cinemática del cuerpo. Estrategias alternativas para eliminar la retroalimentación háptica y control visual en línea pueden ser buscados para capturar medidas de movimiento de los ojos.

Además de este revés, el diseño experimental tiene varias ventajas sobre los métodos existentes. Dado que los estudios anteriores se centraron en las acciones, objetivos deliberados de dirección y datos de punto final, los investigadores pasan por alto los efectos de la falta de instrucciones, retracción automática, y en el unfoldi realng del movimiento de iniciación para descansar. El protocolo que aquí se presenta tiene en cuenta tanto las formas deliberadas y automáticos de movimiento para ayudar a construir una mejor comprensión del comportamiento sensorio-motor bajo diferentes estados de percepción. A diferencia de otras estrategias, este paradigma se centra tanto en los efectos espaciales y temporales para obtener una comprensión plena del bucle visomotora. Por otra parte, la fuerza del estímulo reverspective utilizado en este experimento supera a otros DIIS utilizados en el pasado (por ejemplo, hueco cara ilusión) como su configuración genera cerca de 90 ° diferencias en la orientación de la superficie percibida en virtud de los estados verídicas y ilusorias sin dejar de ser lo suficientemente cerca para que el participante para él / ella para interactuar con él. Esta diferencia máxima ayuda en la desambiguación de la función de los procesos de arriba hacia abajo en el comportamiento sensorio-motor.

Dado que el estudio de las influencias de arriba hacia abajo en los procesos sensorio-motores, es importante no sólo en el sistema normativo, sino también en clinpoblaciones de iCal, este paradigma puede llegar a ser una herramienta útil para su estudio. Las futuras aplicaciones de este protocolo pueden incluir la adaptación del estudio de patologías como la esquizofrenia (SZ). Se sabe que una determinada subpoblación de pacientes con SZ muestran una disminución en el funcionamiento de arriba hacia abajo y de haber sabido los problemas en la organización perceptiva 26-28. Por lo tanto, la comprensión de cómo esto se traduce en el dominio motor puede avanzar en el conocimiento para desarrollar mejores herramientas de diagnóstico y terapias para SZ.

Este protocolo ha sido cuidadosamente diseñado para investigar el papel de los procesos de arriba hacia abajo en el comportamiento sensorio-motor, específicamente cuando se pide a un participante para llegar a un objetivo en un estímulo que produce múltiples percepciones. Los pasos críticos dentro de este protocolo están en la selección de los estímulos y en la alta resolución de captura de movimiento a partir del inicio del movimiento de vuelta a estado de reposo. También, los poderosos análisis estadísticos ayudar a dilucidar si o no elpercepción ilusoria influye en las estrategias de motor. Debido a que este diseño experimental permite la grabación de alta resolución de las conductas naturales de motor destinado y espontáneas, la plataforma de análisis desarrollado puede ayudar a dilucidar los problemas existentes en los modelos de percepción-acción que han sido largamente debatidos. Los resultados preliminares de Representante Asunto VT ilustran este potencial.

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Disclosures

Los autores declaran no tener intereses financieros en competencia.

Acknowledgments

Los autores desean agradecer a los miembros del Laboratorio de Investigación de la Visión y el Sensory-Motor Laboratorio de Integración para ayudar a los participantes de ejecución de este estudio, Polina Yanovich, Joshua Dobias, y Robert W. Isenhower ayuda en la fase de diseño inicial, y Tom Gracia por su ayuda en la construcción del estímulo. Este trabajo recibió el apoyo de las siguientes fuentes: el Programa de Postgrado de Becas de Investigación NSF: Award # DGE-0937373, la NSF CyberEnabled Descubrimiento e Innovación de tipo I (Idea): Grant # 094158, y el Programa de Biotecnología Capacitación NIH Rutgers-UMDNJ: Grant # 5T32GM008339-22.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Los métodos para explorar la influencia de arriba hacia abajo Procesos Visuales en Comportamiento Motor
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Nguyen, J., Papathomas, T. V., Ravaliya, J. H., Torres, E. B. Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior. J. Vis. Exp. (86), e51422, doi:10.3791/51422 (2014).More

Nguyen, J., Papathomas, T. V., Ravaliya, J. H., Torres, E. B. Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior. J. Vis. Exp. (86), e51422, doi:10.3791/51422 (2014).

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