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Behavior

Méthodes pour explorer l'influence de haut en bas Visual Processes sur le comportement du moteur

doi: 10.3791/51422 Published: April 16, 2014

Summary

On ne sait pas comment les signaux de haut en bas de la voie visuelle ventrale affectent mouvement. Nous avons développé un modèle pour tester le comportement du moteur vers une cible sur une profondeur 3D inversion illusion. Des différences significatives sont signalées dans les deux mouvements dirigés vers un but délibérées et les actions automatiques dans des conditions d'écoute illusoires et véridiques.

Abstract

Conscience kinesthésique est important succès pour naviguer l'environnement. Lorsque nous interagissons avec notre environnement quotidien, certains aspects du mouvement sont délibérément planifiées, tandis que d'autres se produisent spontanément ci-dessous conscience. La composante délibérée de cette dichotomie a été largement étudié dans plusieurs contextes, tandis que la composante spontanée reste largement sous-exploré. En outre, la façon dont les processus perceptifs modulent ces classes de mouvement n'est pas encore clair. En particulier, une question actuellement débattue est de savoir si le système visuo-motrice est régie par le percept spatiale produite par une illusion visuelle ou si elle n'est pas affectée par l'illusion et est régie par la place du percept véridique. Percepts bistables tels que 3D illusions profondeur d'inversion (DUS) fournissent un excellent cadre pour étudier ces interactions et de l'équilibre, en particulier lorsqu'il est utilisé en combinaison avec des mouvements portée-de-main. Dans cette étude, une méthodologie est développée qui utilise un DII à clarIFy le rôle des processus top-down sur l'action du moteur, en particulier d'explorer comment arrive vers une cible sur une DII sont affectés dans les deux domaines de déplacement délibéré et spontanées.

Introduction

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Vision-pour-Perception vs Vision-pour-action

Pour réussir à naviguer de l'environnement, les informations du système visuel est utilisé pour aider à coordonner le mouvement humain. Comment l'information visuelle est sélectionné et la priorité d'influencer des actions motrices reste incertaine. Deux grandes projections anatomiques proviennent du cortex visuel primaire pour former la face ventrale («quoi», ou «vision pour la perception») voie, s'étendant à la région temporale, et la dorsale («où», ou «vision à l'action") voie , pour le lobe pariétal 2.1. La voie ventrale est impliqué dans l'utilisation de l'information visuelle pour les processus perceptifs tels que la reconnaissance et l'identification objet, alors que la voie dorsale est pensé pour traiter exclusivement des signaux de l'action d'orientation et la conscience spatiale. La question posée est de savoir si ou non les processus top-down de la voie ventrale façonnent la manière dont les mouvements sont exécutés.

Le fétude de cas amous de patients DF, évalué par Goodale et Milner en 1992, a fourni des preuves solides et de soutien pour le visuel hypothèse de deux cours d'eau, qui prétend que les processus de flux ventrales et dorsales sont séparables de la perception et de l'action 3. En théorie, les signaux de bas en haut de la parallaxe de mouvement et la disparité binoculaire peuvent remplacer information perceptive de haut en bas comme la connaissance préalable et la connaissance afin de guider avec précision nos actions, ce qui suggère que la planification motrice est imperméable au contrôle de la voie ventrale. DF, qui souffrait d'une forme visuelle agnosie causée par des lésions occipitales bilatérales ventrales, a conservé la capacité de préhension précise vers les objets qu'elle avait du mal à reconnaître, soutenir le principe de l'optique-deux flux hypothèse 3-4. Parce que des études de cas comme DF, il a été supposé que le flux dichotomie ventrale-dorsale fonctionnelle existait aussi chez les individus non pathologiques sains. Cependant, si ces résultats fournissent la preuve d'une absodivision luth du travail de la perception et de l'action dans les populations neurotypiques a été vivement débattue au cours des vingt dernières années 5-10.

L'utilisation des Illusions de séparer perception et l'action

Pour tester l'hypothèse visuelle de deux cours d'eau dans les sujets neurotypiques, les chercheurs emploient des illusions visuelles pour étudier comment les jugements de perception biaisée de l'environnement affectent nos actions motrices. L'illusion d'Ebbinghaus / Titchener, par exemple, utilise un disque cible entouré de petits disques qui semble être plus grand que l'autre disque de la même taille entourée par des cercles plus larges; cela est dû à un effet de taille contraste 11. Lorsque les participants arrivent à saisir le disque cible, si l'hypothèse de deux flux est vrai, alors l'ouverture de la poignée de la saisie à la cible de disque main ne serait pas affectée par l'illusion, provoquant le participant d'agir sur la véritable géométrie du disque cible plutôt que de compter sur la taille incorrecte perceptive estimAtes. Aglioti et al. dans le rapport de fait ce comportement, le raisonnement que les processus visuels distincts régissent les actions qualifiés et la perception consciente 11. A l'inverse, d'autres groupes ont contesté ces résultats, ne trouvant pas de dissociation entre les processus de perception et d'action lors du contrôle soigneusement l'appariement des tâches de perception et de préhension, de proposer une intégration des informations de flux visuel plutôt qu'une séparation 12. Malgré plusieurs études de suivi menées pour valider ou réfuter l'hypothèse visuelle de deux cours d'eau en utilisant l'illusion d'Ebbinghaus, il ya des morceaux concurrents de preuve à l'appui des deux côtés de l'argument 13.

Pour explorer davantage l'influence de la perception visuelle des processus d'action, 3D illusions profondeur d'inversion (DII) ont également été utilisés. DIIS produisent mouvement illusoire et l'inversion de profondeur perçue de scènes dans lesquelles les angles concaves physique sont perçus comme convexe et vice versa 14. The HollowVisage Illusion est un exemple de DII qui génère la perception de, une face convexe normale même si la relance est physiquement concave, impliquant le rôle des influences descendantes comme la connaissance préalable et biais de convexité pour obtenir le percept illusoire 15-16. Malgré les efforts déployés pour caractériser le comportement du moteur à atteindre vers les objectifs sur l'illusion de visage creux, la preuve reste équivoque: une étude rapporte une incidence sur la puissance du moteur 17 tandis que l'autre ne le fait pas 18. Ces études reposent sur la comparaison des estimations de profondeur de perception au point final des calculs de distance de la main par rapport à des cibles situées sur l'illusion de visage creux. Des résultats contradictoires sur les actions effectuées sur ce type de stimuli peuvent être le résultat des variations dans les méthodes utilisées par les chercheurs. Parce que la manière dont les informations ventrale et voie dorsale est utilisé est encore à débattre, cette controverse suscite la nécessité d'une relance plus robuste avec des mesures avancées supplémentaires de moteur behavior.

C'est précisément pourquoi une technique a été développée en utilisant des stimuli inverse perspective, communément appelés "reverspectives", qui forment une autre classe de DIIS 14. Indices de perspective linéaire qui sont peints sur des surfaces planes par morceaux 3D produisent concurrence entre la géométrie physique du stimulus et la scène peinte réelle. Signaux sensoriels pilotés par les données, telles que la disparité binoculaire et le mouvement de parallaxe favorisent le percept véridique de la géométrie physique, alors que la connaissance fondée sur l'expérience avec la perspective favorise le percept profondeur inversion (figure 1). L'avantage de la reverspective est qu'elle permet la mise en place d'une cible sur une surface de stimulus perçu dont l'orientation spatiale dans l'illusion diffère de près de 90 degrés par rapport à son orientation physique (figures 1e et 1f). Cette énorme différence facilite grandement tester si portée-de-préhension mouvements sont ou ne sont pas influencées par l'illusion. Cette notion est essentielle pour explorer ou non des actions motrices effectuées sur la reverspective sont affectés par de haut en bas influences de la voie ventrale.

Classes de mouvement dans les modèles de perception-action

Si les stratégies de moteur différents sont utilisés sous percepts illusoires et véridiques lors de l'acquisition vers une cible sur un stimulus reverspective, alors il peut être facilement suivis par l'étude de la courbure de l'approche de la main. En outre, une analyse de l'ensemble du mouvement déroulement de l'initiation du mouvement dirigé vers un but à l', rétraction spontanée automatique de la main à son état de repos peut en fait contournement des déficiences constatées dans les méthodes passées de test pour l'influence de perception sur la puissance du moteur. Des études récentes mettent en évidence l'importance de l'étude de l'équilibre entre ces deux classes de mouvements, ainsi que l'utilisation des segments spontanés par les systèmes nerveux et pour contro prédictif anticipél 19-21,23-24. La classe nouvellement défini statistiquement de mouvements spontanés automatique fournit de nouveaux paramètres et de fonctionnalités qui s'avèrent être aussi importante que celles dirigées vers un but ont été à ce jour pour suivre l'évolution sensori-motrices et de quantifier les aspects subtils de comportements naturels.

À notre connaissance, la recherche existante sur le visuel hypothèse de deux cours d'eau se concentre uniquement sur les actes dirigés vers un but, ignorant ainsi les effets sur les mouvements transitoires automatiques qui sont des éléments importants pour compléter la boucle d'action visuo-motrice. L'accent doit donc être mis sur l'importance des mouvements automatiques afin de saisir pleinement les deux modes de comportement moteur dans le paradigme actuel de clarifier les questions concernant les modèles de perception-action visuelle. Voici méthodes sont développées pour étudier le rôle de la signalisation de haut en bas dans la voie ventrale visuel sur moduler le comportement du moteur dans le, domaine d'action orientée vers un but délibéré en conjonction avec spontanée, de transitmouvements ional l'aide d'un robuste DII inverse perspective de relance.

Raisonnement

On suppose que, si top-down processus visuels influencent le système sensori-moteur, les trajectoires de mouvement complet vers la cible embarquée dans la 3D inverse perspective scène sous le percept illusoire diffère de l'approche de la cible provoquée par le percept véridique (figures 1e et 1f). En outre, depuis le percept illusoire du stimulus reverspective est très similaire à celle obtenue par un stimulus approprié ("forcée") en perspective, atteigne effectué vers une cible embarquée sur un reverspective devrait donc être similaire dans les caractéristiques de tronçons menées sous l'influence de la illusion sur la relance reverspective (figures 1c et 1f).

Si top-down influences visuelles n'ont pas d'impact de la trajectoire de mouvement, il est supposé que fait atteint under le percept illusoire présenterait les mêmes caractéristiques que portées en vertu de la percept véridique sur la relance reverspective (figure 1e). En d'autres termes, atteint percept fois illusoires et véridiques seraient de même nature, tels que les chemins de trajectoire avant agiraient sur la véritable géométrie du stimulus. Comment les effets observés chez l'avant atteignent traduire dans la rétraction automatique de l'aiguille est inconnu. En utilisant une analyse complète du moteur, nous cherchons à approfondir notre compréhension de l'action et de la perception des boucles de clarifier les problèmes existants à portée de main.

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Protocol

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1. Construire l'appareil de stimulation

  1. Construire une plate-forme mobile sur un rail coulissant. Chaque stimulus sera placé sur la plate-forme mobile en fonction du type d'essai appelé.
  2. Fixez la piste sur une table à une hauteur appropriée qui permet de la plate-forme de relance pour être au niveau des yeux avec le participant d'être assis en face de la table.
  3. Attacher un mécanisme à ressort rétractable à la plate-forme de relance. Connectez l'entrée du mécanisme de ressort à une carte de circuit imprimé.
  4. Placer un ensemble de lampes derrière le siège du participant, faisant face à la plate-forme de stimulus. Il est important pour éclairer la plate-forme de stimulation uniforme parce que l'éclairage inégal peut projeter des ombres qui interfèrent avec le percept illusoire. Connectez l'ensemble des lampes à un convertisseur qui la relie à la carte de circuit imprimé.
  5. Fixez une boîte de commutation au bord de la table la plus proche de la où le participant sera en place. Les participants placent leur main sur la boîte de commutation unt le début de chaque essai et activer l'interrupteur dès qu'ils lèvent la main pour exécuter le mouvement de la main. Relier l'entrée de la boîte de commutation à la carte de circuit imprimé.
  6. Connectez chaque broche de sortie de la carte de circuit à une broche sur le microcontrôleur pour contrôler l'activation simultanée de la rétraction de la plate-forme mobile via le mécanisme à ressort et l'éteindre les lumières une fois la boîte de commutation est déclenchée. Le stimulus doit se rétracter et les lumières doit s'éteindre après le début du mouvement de portée à chaque essai afin d'éviter les corrections visuelles en ligne et le retour haptique de se produire. Le boîtier de commande est utilisé de telle sorte que le retrait de relance et l'obscurité apparition sont effectuées uniquement après le mouvement commence, ce qui en fait une tâche immédiate de portée.
  7. Ecrire un programme MATLAB qui contrôle les signaux du microcontrôleur. Utilisez le code MATLAB pour stocker une séquence d'essais et d'instruire l'expérimentateur ce stimuli et des conditions d'observation à utiliser pour chaque essai.
  8. Constructionstimuli t de formation, la relance inverse la perspective et la stimulation adéquate-perspective (figures 1 et 2). stimuli de formation se composent de deux panneaux rectangulaires représentant la paroi isolé de la surface droite du bâtiment milieu noyé dans la relance inverse la perspective et la stimulation adéquate-perspective. Le but des stimuli d'entraînement sera discuté dans la procédure expérimentale. Apposer des cibles planes de disque rouge à droite de la ligne médiane des stimuli.

2. Participants

  1. Obtenir le consentement éclairé de la CISR protocole approuvé en conformité avec la Déclaration d'Helsinki avant de commencer la session expérimentale.
  2. Testez le participant pour l'acuité visuelle de chaque œil, la vision stéréoscopique (en utilisant un test Randot-stéréo), et la domination de l'œil.
  3. Mise en place du système de capture de mouvement. Utilisez quatorze capteurs électro-magnétique à 240 Hz et un logiciel de suivi de mouvement. Le système d'enregistrement à haute résolution albas pour l'analyse approfondie du déroulement du mouvement en trois dimensions de quatorze capteurs simultanément, que les études antérieures n'ont pas.
    1. Placez douze des quatorze capteurs sur les segments du corps suivantes en utilisant des bandes de sport conçus pour optimiser libre circulation du corps: tête, tronc, à droite et à gauche les épaules, bras gauche, l'avant-bras gauche, poignet gauche, bras droit, bras droit, le droit poignet, juste l'index de la main, et le pouce de la main droite.
    2. Placer les deux capteurs restants sur le côté arrière des stimuli directement derrière l'emplacement de la cible à atteindre une position précise de la cible dans l'espace 3D par rapport au participant au cours de la formation des blocs et expérimentales.

3. Procédure expérimentale

  1. Placez tous les stimuli de vue du participant à cette époque. Éteindre toutes les lumières sauf pour les lampes utilisées pour éclairer la plate-forme de relance. Dim des écrans d'ordinateur qui sont utilisés pour exécuter l'expertiseréalisation de sorte que leurs lumières n'interfèrent pas avec le même éclairage projeté sur l'appareil.
  2. Avant de commencer tous les essais, informer le participant de l'écoulement de l'expérience. Les informer de la rétraction de relance et à éteindre les lumières une fois qu'ils initient le mouvement en levant leur main sur le boîtier de commande. Rappelez-leur de ne pas essayer de suivre la plate-forme de retrait, mais seulement à saisir où la cible était la dernière fois. Démontrer comment récupérer à où ils se souviennent de voir enfin la cible en l'approchant la normale à la surface perçue.
  3. Commencer les essais pratiques. Ces essais permettent au participant de devenir à l'aise avec la configuration. Il n'ya pas de stimulus de test sur la plate-forme - seulement un tableau noir avec une saillie de pôle central utilisé pour fixer stimuli. Demandez aux participants de rejoindre au pôle de centre et de mettre la main arrière pour se reposer après avoir terminé la portée, à sa / son propre rythme; répéter pour trois essais. Remarque: Il est important de ne pas donner des instructions sur la façon de rétractiont la main; cette composante devrait être automatique et ci-dessous un contrôle conscient.
  4. Lancer des essais de formation. Demandez au participant de fermer son / ses yeux après chaque essai pour le reste de l'expérience. Alors que les yeux du participant sont fermés, apposer le stimulus d'entraînement prévu dans le programme MATLAB pour le pôle central; l'ordre de la formation la présentation du stimulus est aléatoire par le programme MATLAB pour un total de huit essais, dont quatre pour chaque stimulus. stimuli de formation contribuent à démontrer la courbure de la portée quand on lui demande de saisir des cibles sur des surfaces physiques représentant des cibles utilisées dans les stimuli expérimentaux.
  5. Commencer les essais expérimentaux. Il ya trois conditions de relance pour les essais expérimentaux: (1) reverspective sous percept illusoire, comme dans (REV-ILLU) de figure, (2) reverspective sous percept véridique, comme dans la figure 1e (REV-VER), et (3) bon-perspective (PRO), comme dans la figure 1c. Rappelons que conditiontions (1) et (2) utilisent le même stimulus reverspective physique.
    1. Présenter le premier stimulus reverspective. Demandez au participant s'il / elle peut stabiliser le percept illusoire du bâtiment du milieu "popping out" vers lui / elle. Si le participant a du mal à stabiliser le percept illusoire, placez une lentille de focalisation sur l'œil non dominant d'affaiblir la vision stéréoscopique afin de préserver le percept illusoire tout en maintenant atteindre la distance de la cible 18. Si le participant exige le de-lentille de focalisation, alors assurez-vous de demander à lui / elle de les mettre sur avant chaque essai REV-ILLU.
    2. Après le premier procès REV-ILLU, le programme MATLAB aléatoire l'ordre des essais. Pour chaque essai, donner les instructions suivantes en fonction de l'état de relance:
      REV-ILLU: "Afficher le bâtiment du milieu comme sauter vers vous."
      REV-VER: "Afficher le bâtiment du milieu comme la spéléologie en loin de vous."
      PRO: "Afficher le bâtiment du milieu comme popping out vers you. "
      Une fois que le participant confirme un percept stable, demandez-leur de prendre à la cible. Effectuer douze essais pour chaque condition pour un total de 36 essais expérimentaux.

4. Analyse des données

  1. Pour analyser les mouvements en termes de portée orientée vers un but et rétractations automatiques, d'abord décomposer les données en deux classes de mouvement en détectant le moment où la vitesse du mouvement, après son initiation, se rapproche de la vitesse instantanée zéro.
  2. Pour rechercher des différences dans la courbure des trajectoires de chemin de main pour chaque condition de stimulation, effectuer Lambda Statistique de test de Wilk sur l'ensemble de données en 3 dimensions à chaque moment au cours de la trajectoire. Lambda test de Wilk réduit le critère de la probabilité statistique Λ pour une valeur scalaire par des déterminants de nous aider à en déduire si oui ou non le vecteur trajectoire moyenne pour REV-ILLU est similaire à REV-VER ou PRO 22.
  3. Pour étudier l'orientationtion de la main vers la cible à la fin de la portée orientée vers un but, comparer l'angle formé entre le vecteur d'approche unitaire généré par les positions des capteurs pouce, l'index et le poignet par rapport à la vecteur unitaire de la cible normale à la surface (figures 5a et 5b).

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Representative Results

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1. Trajectoires main Path

Les résultats sont présentés pour Représentant Objet VT. Lambda test statistique de la Wilk permet la réduction de l'espace des données en trois dimensions en une valeur scalaire par l'utilisation de déterminants. Lambda la statistique de la Wilk utilise le test du rapport de vraisemblance , Dans laquelle la somme «dans» des places et des produits forment la matrice E, et la somme «totale» des places et des produits sous forme matricielle (E + H). La règle stipule que, lorsque , L'hypothèse nulle est rejetée. Dans , est le niveau de confiance,oad/51422/51422eq5.jpg "width =" 15 "/> est le nombre de variables ou dimensions, et et sont les degrés de liberté pour l'hypothèse et de l'erreur, respectivement, dans lequel est le nombre de conditions et est le nombre d'essais. Dans notre cas, et . Par conséquent, on obtient de la table de consultation trouvé dans les méthodes de Rencher pour multivariée Unenalyse 22.

analyse de la trajectoire de chemin à la main en utilisant Lambda test de Wilk révèle une différence statistiquement significative entre les conditions REV-VER dans le mouvement dirigé vers un but de l'avant (Figure 3a) REV-ILLU et, comme tout au long de la progression de la totalité du trajet (Figure 3d). Ce problème est également conservé dans la rétraction noninstructed comme on le voit sur ​​le graphique (figures 4a et 4d). Comme prévu, la comparaison entre la REV-VER et les conditions PRO diffère de manière significative dans les deux mouvements d'avance et retractory (Figures 3b, 3e, 4b et 4e). Depuis le déploiement de mouvement est essentielle pour déterminer les différences d'approche, les valeurs lambda de Wilk sont tracées sur la base du pourcentage de chemin trajectoire de la main complète (figures 3d-3f et vs comparaison REV-ILLU (Figure 3d) sont similaires à ceux trouvés dans la REV-VER vs PRO comparaison (figure 3e). La même chose vaut pour la rétraction de l'aiguille (figures 4d et 4e). Le REV-ILLU et conditions PRO ne diffèrent pas significativement dans les deux classes de mouvement, comme pour toutes les valeurs de lambda en fonction du pourcentage de chemin d'accès complet à la fois dans le cas de l'avant et de rétraction (figures 3c, 3f, 4c et 4f).

2. Orientation à la main

Lors de l'examen de l'orientation de la main à l'approche de la cible dans chaque condition, hanvecteurs d-approche dans les cas REV-VER diffèrent de ceux de la REV-ILLU et cas PRO (figure 5c). REV-ILLU et conditions PRO produisent postures similaires, à main dans l'orientation vers la cible perçue pour REV-ILLU et la cible physique pour des conditions adéquates. L'angle formé entre le vecteur d'approche unitaire moyenne pour les essais REV-illu et le vecteur unité normal à la surface de la cible produit un 97,5197 ° ± 3,2228 différence (figure 5d). Rappelons que le stimulus inverse perspective génère près de 90 degrés différences maximales entre les États illusoires et véridiques. On peut donc penser que le Représentant Objet VT orienté sa main vers la cible perçue et non l'emplacement physique de la cible dans le cadre du percept illusoire.

Figure 1
Figure 1. L'correct et REverse Perspective stimuli. (ac) La perspective ou «forcée». (A) Vue de face du stimulus peint. (B) des vues orthographiques. (C) Vue d'en haut: le percept véridique d'une scène concave avec une flèche illustrant une trajectoire typique de la portée de la cible. (A, df) L'inverse perspective donne lieu à deux percepts, indiqués dans les parties (e) et (f). (A) Vue de face du stimulus peint. (d) les vues orthographiques. (E) Vue d'en haut: le percept véridique d'une scène convexe avec une flèche illustrant une trajectoire de portée typique. (F) Vue d'en haut: le percept illusoire d'une scène concave - représenté en pointillés - avec une flèche illustrant une trajectoire de portée typique. La figure en pointillé montre la forme 3D illusoire perçu seulement. La position de l'objet n'est pas accurate; en fait, l'objet illusoire a été délibérément décalée vers l'observateur afin de clarifier la trajectoire de portée. La courbure de toutes les trajectoires est exagérée pour illustrer les différences qui pourraient en résulter, selon le percept. Le percept de (f) fournit un excellent test permettant de déterminer si la trajectoire d'atteindre est régie par l'illusion (trajectoire (f)) ou par la surface physique (trajectoire (e)). Notez que les bon-et arrière-perspectives partagent la même vue de face (a). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. Stimuli formation. ( (Cd) Le panneau rectangulaire a la même orientation que la paroi droite du bâtiment milieu dans le sens inverse, la perspective de relance de 3D. (A, c) dessins schématiques des meilleurs points de vue pour illustrer l'emplacement des panneaux, avec des flèches indiquant les trajectoires de portée typiques. La courbure de la trajectoire est exagérée afin d'illustrer la différence. (B, d) des photographies des stimuli comme ils sont apparus aux participants. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3
Figure3. Voie à suivre à la main l'analyse des trajectoires. (Ac) trajectoires moyennes tracées en blanc avec des intervalles de confiance (tubes de couleur) pour chaque point de la trajectoire pour inverse perspective véridique (REV-VER en vert), inverse la perspective illusoire (REV-ILLU en bleu), et le bon-perspective (BON) dans des conditions rouges pour le but-dirigée, mouvement vers l'avant destiné. (Df) les valeurs lambda pour les comparaisons par paires des conditions basées sur le pourcentage de chemin d'accès complet. Utilisation Lambda test de Wilk, quand , L'hypothèse nulle est rejetée. est donnée par la ligne pointillée. En (d) REV-VER vs REV-ILLU et (e) REV-VER vs comparaisons valables, (f) REV-ILLU vs 0,5, Donc les trajectoires de chemin de main entre les conditions ne diffèrent pas significativement. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4
Figure 4. Chemin de rachat main Analyse de trajectoire. (Ac) trajectoires moyennes tracées en blanc avec des intervalles de confiance (tubes de couleur) pour chaque point de la trajectoire pour inverse perspective véridique (REV-VER en vert), inverse la perspective illusoire (REV- ILLU en bleu), etbon-perspective conditions (PROPRES en rouge) pour l', rétraction spontanée automatique de la main. (Df) les valeurs lambda pour les comparaisons par paires des conditions basées sur le pourcentage de chemin d'accès complet. Utilisation Lambda test de Wilk, quand , L'hypothèse nulle est rejetée. est donnée par la ligne pointillée. En (d) REV-VER vs REV-ILLU et (e) REV-VER vs comparaisons valables, , Ce qui indique une différence significative entre les trajectoires de trajet de la main. Pour la (f) REV-ILLU vs comparaison valable, , Donc les trajectoires de chemin de main entre conditions ne diffèrent pas significativement. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5
Figure 5. Orientation à la main. (A) Le vecteur d'approche unitaire de la main est définie par des capteurs situés sur le pouce, l'index et les positions du poignet. (B) l'unité (en pointillés) vecteurs normaux à la surface de la cible pour le bon-perspective (en haut) et rétro-perspective (au milieu et en bas) des stimuli. Dans le cadre du percept illusoire (panneau inférieur, des lignes pointillées) ce vecteur est perçue comme presque perpendiculaire au vecteur de l'unité physique (milieu). (C) des vecteurs d'approche de la main tracées pour REV-VER (vert), REV-ILLU (bleu), et (rouge) des essais appropriés, ( S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

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Nos méthodes fournissent une plate-forme pour tester la validité des modèles d'action perception par l'analyse de l'ensemble du déroulement du mouvement par rapport à la tâche expérimentale. Le paradigme peut être modifié pour tester d'autres types de stimuli visuels d'élargir cette zone de recherche. Par exemple, l'autre DIIS 3D peut être testée sur l'appareil pour voir comment les interactions entre les processus top-down et bottom-up se traduisent par divers stimuli. Les procédés peuvent également être adaptées pour tester des populations cliniques qui peuvent avoir des perturbations dans les processus de perception et d'action. En outre, le système de capture de mouvement utilisée dans notre étude peut être remplacée par d'autres types de matériel d'enregistrement pour mieux répondre à la tâche expérimentale. La généralisation possible de ces méthodes pour d'autres applications possède donc une valeur importante dans l'avancement de la recherche sur le comportement humain.

Cependant, comme pour toute technique, le paradigme actuel a ses limites. En raison de la suppression de haprétroaction tic et le contrôle visuel en ligne en éteignant les lumières et le retrait du stimulus, la présente étude ne permet pas l'enregistrement simultané des mouvements oculaires dans le cadre de l'exécution du mouvement. Les mouvements oculaires peuvent aider à identifier si les participants utilisent un allocentré ou égocentrique de référence à employer un top-down ou bottom-up stratégie 25. Parce que la conception actuelle n'a pas la capacité de mettre en œuvre cette mesure supplémentaire, il est contraint de ne capturer fonction cinématique du corps. Stratégies alternatives pour supprimer retour haptique et un contrôle visuel en ligne peuvent être recherchés pour capturer les mesures de mouvement des yeux.

Outre ce revers, le protocole expérimental présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes existantes. Depuis les études antérieures ont porté sur les actions délibérées, objectif-direction et de données de point final, les chercheurs négliger les effets de la non-chargé, rétraction automatique, et dans le unfoldi réelleng du mouvement de l'initiation au repos. Le protocole présenté ici prend en compte à la fois les formes délibérées et automatiques de mouvement pour aider à construire une meilleure compréhension du comportement sensori-moteur dans différents états de perception. Contrairement à d'autres stratégies, ce paradigme se concentre sur les deux effets spatiaux et temporels à acquérir une compréhension complète de la boucle visuo-motrice. En outre, la force du stimulus reverspective utilisé dans cette expérience l'emporte sur les autres DIIS utilisés dans le passé (par exemple creux-face illusion) que sa configuration génère près de 90 ° les différences de perception d'une orientation de la surface sous les états véridiques et illusoires tout en restant assez proche de la participant car il / elle d'interagir avec elle. Cette différence maximale contribue à la clarification de la rôle des processus top-down sur le comportement sensori-moteur.

Depuis l'étude des influences de haut en bas sur les processus sensori-moteur est important, non seulement dans le système normatif, mais aussi en clinpopulations iCal, ce paradigme peut se révéler un outil utile pour les étudier. Les applications futures de ce protocole peuvent inclure l'adaptation de l'étude des pathologies telles que la schizophrénie (SZ). Il est connu qu'un certain sous-population de patients atteints de SZ présentent une diminution dans le fonctionnement de haut en bas et ont connu des problèmes dans l'organisation perceptive 26-28. Ainsi, comprendre comment cela se traduit dans le domaine du moteur peut avancer nos connaissances pour développer de meilleurs outils de diagnostic et des thérapies pour SZ.

Ce protocole a été soigneusement conçu pour étudier le rôle des processus top-down sur le comportement sensori-moteur, en particulier quand un participant est invité à joindre à une cible sur un stimulus qui produit plusieurs percepts. Les étapes essentielles de ce protocole sont dans la sélection des stimuli et à la haute résolution de capture de mouvement à partir du début de mouvement de retour à l'état de repos. En outre, les analyses statistiques puissants aider à élucider si oui ou non l'percept illusoire influence stratégies motrices. Parce que cette conception expérimentale permet l'enregistrement haute résolution de comportements moteurs intentionnelles et spontanées naturelles, la plate-forme analytique développé peut aider à élucider les problèmes existants dans les modèles de perception-action qui ont été longuement débattue. Les résultats préliminaires de Représentant Objet VT illustrent ce potentiel.

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Disclosures

Les auteurs déclarent aucun intérêt financier concurrents.

Acknowledgments

Les auteurs tiennent à remercier les membres du Laboratoire de recherche sur la vision et le Laboratoire d'intégration sensori-moteur pour aider les participants d'exécution de cette étude, Polina Yanovich, Joshua Dobias, et Robert W. Isenhower de l'aide dans la phase de conception initiale, et Tom Grâce à son aide dans la construction de la relance. Ce travail a été soutenu par les sources suivantes: le programme d'études supérieures de bourses de recherche NSF: Prix # DGE-0937373, la NSF CyberEnabled découverte et l'innovation de type I (Idée): Grant # 094158, et le Programme de formation en biotechnologie 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

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References

  1. Schneider, G. E. Two visual systems. Science. 163, 895-902 (1969).
  2. Ingle, D., Goodale, M. A., Mansfield, R. J. W. Analysis of visual behavior. MIT Press. (1982).
  3. Goodale, M. A., Milner, A. D. Separate visual pathways for perception and action. Trends Neurosci. 15, 20-25 (1992).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Westwood, D. A., Goodale, M. A. Perceptual illusion and the real-time control of action. Spat. Vis. 16, 243-254 (2003).
  7. Schenk, T. Visuomotor robustness is based on integration not segregation. Vis. Res. 50, 2627-2632 (2010).
  8. Schenk, T. No dissociation between perception and action in patient DF when haptic feedback is withdrawn. J. Neurosci. 32, 2013-2017 (2012).
  9. Gegenfurtner, K., Henriques, D., Krauzlis, R. Recent advances in perception and action. Vis. Res. 51, 801-803 (2011).
  10. Binkofski, F., Buxbaum, L. J. Two action systems in the human brain. Brain Lang. (2012).
  11. Aglioti, S., DeSouza, J. F., Goodale, M. A. Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand. Curr. Biol. 5, 679-685 (1995).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Hill, H., Johnston, A. The hollow-face illusion: object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus. Perception. 36, 199-223 (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Torres, E. B. Two classes of movements in motor control. Exp. Brain Res. 215, 269-283 (2011).
  20. Torres, E. B. Signatures of movement variability anticipate hand speed according to levels of intent. Behav. Brain Func. 9. 10, 10 (2013).
  21. Torres, E. B., Heilman, K. M., Poizner, H. Impaired endogenously evoked automated reaching in Parkinson's disease. J. Neurosci. 31, 17848-17863 (2011).
  22. Rencher, A. C. Methods of multivariate analysis. 2nd edn, J. Wiley. (2002).
  23. Torres, E. B., Zipser, D. Simultaneous control of hand displacements and rotations in orientation-matching experiments. J. Appl. Physiol. 96, 1978-1987 (2004).
  24. 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).
  25. Prime, S. L., Marotta, J. J. Gaze strategies during visually-guided versus memory-guided grasping. Exp. Brain Res. 225, 291-305 (2013).
  26. Schneider, U., et al. Reduced binocular depth inversion in schizophrenic patients. Schizophrenia Res. 53, 101-108 (2000).
  27. 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).
  28. Butler, P. D., Silverstein, S. M., Dakin, S. C. Visual perception and its impairment in schizophrenia. Biol. Psychiatry. 64, 40-47 (2008).
Méthodes pour explorer l'influence de haut en bas Visual Processes sur le comportement du moteur
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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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