Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

שיטות לחקור את ההשפעה של תהליכים חזותיים מלמעלה למטה על התנהגות מוטורית

doi: 10.3791/51422 Published: April 16, 2014

Summary

לא ברור כיצד אותות מלמעלה למטה מהזרם החזותי הגחון משפיעים על תנועה. פיתחנו פרדיגמה לבדוק מנוע התנהגות כלפי יעד באשלית היפוך עומק 3D. הבדלים משמעותיים הם דיווחו בשני תנועות מכוונות, מכוון למטרה ופעולות אוטומטיות בתנאי צפייה מתעתעים ו ממשיים.

Abstract

מודעות תנועתית חשובה לנווט את הסביבה בהצלחה. כאשר אנו מתקשרים עם סביבתנו היומיומית, כמה היבטים של תנועה בכוונה מתוכננים, בעוד שאחרים באופן ספונטני להתרחש מתחת למודעות. המרכיב המכוון של דיכוטומיה זו, נחקר בהרחבה בכמה הקשרים, ואילו המרכיב הספונטני נשאר חקר תחת במידה רבה. יתר על כן, כיצד תהליכים תפיסתיים לווסת את שיעורי תנועה אלה עדיין לא ברור. בפרט, נושא לדיון כרגע הוא האם מערכת visuomotor נשלטת על ידי percept מרחבית המיוצר על ידי אשליה חזותית או בין אם הוא אינו מושפע מהאשליה ונשלט במקום על ידי percept הממשי. תפיסות bistable כגון אשליות 3D היפוך עומק (DIIs) לספק הקשר מצוין ללמוד אינטראקציות ואיזון כזה, במיוחד כאשר נעשה שימוש בשילוב עם תנועות יד לאחיזה. במחקר זה, המתודולוגיה שפותחה המשתמשת DiI לקלארify את התפקיד של תהליכים מלמעלה למטה על פעולת מנוע, במיוחד לחקור כיצד מגיע ליעד בDiI מושפע בשני תחומים התנועה מכוונים וספונטניים.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ראייה ל- תפיסה לעומת חזון תמורת פעולה

כדי לנווט בסביבה בהצלחה, מידע ממערכת הראייה הוא מנוצל כדי לעזור לתאם תנועה אנושית. כיצד מידע חזותי שנבחר ועדיף להשפיע על פעולות מוטוריות עדיין לא ברור. שתי תחזיות אנטומיים עיקריות נובעות מקליפת הראייה העיקרית ליצירת הגחון ("מה", או "חזון לתפיסה") מסלול, המשתרע על השטח הזמני, והגב ("שבו", או "חזון לפעולה") מסלול , לאונה הקודקודית 1-2. זרם הגחון הוא מעורב בניצול מידע חזותי לתהליכים תפיסתיים כגון זיהוי אובייקט והזדהות, ואילו הוא חשב הזרם הגבי לעבד באופן בלעדי אותות להכוונה פעולה ומודעות מרחבית. השאלה שנשאלת היא האם תהליכים מלמעלה למטה מנחל הגחון לעצב את האופן שבו תנועות מבוצעות.

ומקרה מחקר amous של DF חולה, הוערך על ידי גודייל ומילנר ב1992, סיפק ראיות ותמיכה בהשערה שני זרמים החזותיים, הטוענת כי תהליכי נחל הגחון ועל גב הם להפרדה לתפיסה ופעולה 3 חזקות. בתאוריה, אותות מלמטה למעלה של פרלקסה תנועה ופער משקפת יכולים לעקוף מידע תפיסתי מלמעלה למטה, כמו ידע מוקדם והיכרות על מנת להנחות את פעולותינו באופן מדויק, מה שמראה כי תכנון מנוע הוא אטום לשליטת זרם הגחון. DF, שסבל מאגנוזיה צורה ויזואלית הנגרמת על ידי נגעים עורפי הגחון דו צדדיים, נשמרים יכולת אחיזה מדויקת כלפי אובייקטים שיש לה קושי הכרה, תמיכה בהנחה של ההשערה שני זרמים החזותיים 3-4. בגלל מקרים כמו DF, הונח כי הדיכוטומיה זרם הגחון-הגבי התפקודית הייתה קיימת גם באנשים בריאים, nonpathological. עם זאת, אם ממצאים אלה מספקים הוכחה לabsoחלוקת אוטה עבודה לתפיסה ופעולה באוכלוסיות neurotypical כבר התווכח בלהט בעשרים השנים האחרונות 5-10.

השימוש באשליות להפריד תפיסה ופעולה

כדי לבדוק את ההשערה של שני זרמים החזותיים בנושאי neurotypical, חוקרים להעסיק אשליות חזותיות כדי לחקור כיצד פסקי דין תפיסתי מוטים של הסביבה משפיעים על הפעולות המוטוריות שלנו. האשליה Ebbinghaus / Titchener, למשל, משתמשת בדיסק יעד מוקף בדיסקים קטנים יותר, שנראה כגדול יותר מדיסק אחר באותו הגודל מוקף בעיגולים גדולים יותר; זאת בשל השפעת גודל ניגודיות 11. כאשר משתתפים יגיעו לתפוס את דיסק היעד, אם ההשערה של שני זרמים נכון, אז צמצם האחיזה של היד תופסת בדיסק היעד יהיה מושפע מהאשליה, שגורם למשתתף לפעול על הגיאומטריה האמיתית של דיסק היעד ולא להסתמך על estim גודל תפיסתי השגויאטס. Aglioti et al. בדוח למעשה התנהגות זו, חשיבה שתהליכים חזותיים נפרדים למשול פעולות מיומנים ותפיסה מודעת 11. לעומת זאת, קבוצות אחרות במחלוקת בתוצאות אלה, לא מצאו ניתוק בין תהליכי תפיסה ופעולה כאשר השליטה בזהירות את ההתאמה של משימות תפיסתיות וחמדניות, המציעה שילוב של מידע זרם וויזואלי במקום הפרדה 12. למרות מספר מחקרי מעקב שנערכו כדי לאמת או להפריך את ההשערה של שני זרמים ויזואלי באמצעות האשליה Ebbinghaus, יש חלקים מתחרים של ראיות כדי לתמוך בשני הצדדים של הוויכוח 13.

כדי לחקור את ההשפעה של תפיסה חזותית בתהליכי פעולה נוסף, אשליות 3D היפוך עומק (DiI) יש גם נוצלו. DIIs לייצר תנועה מדומה והיפוך עומק נתפס של סצנות שבהן זוויות קעורות פיזי נתפסות כקמורה ולהיפך 14. הולואשליה פנים היא דוגמא לDiI שיוצר את התפיסה של פנים רגילים, קמורים אף הגירוי הוא קעור פיזי, להפליל את התפקיד של השפעות מלמעלה למטה כמו ידע מוקדם והטית קמירות לעורר percept האשליה 15-16. למרות מאמצים לאפיין מנוע התנהגות להגיע למטרות על האשליה פנים חלולה, ראיות נותרת דו משמעית: מחקר אחד מדווח השפעה על תפוקת מנוע 17 ואחר לא 18. מחקרים אלו מסתמכים על השוואת הערכות עומק תפיסתי לנקודת סיום חישובי מרחק של היד ביחס למטרות הממוקמים באשלית פן חלולה. תוצאות סותרות על פעולות שבוצעו על סוג זה של גירויים עשויות להיות תוצאה של השינויים בשיטות בשימוש על ידי חוקרים. בגלל הדרך שבה מידע הגחון וזרם הגבי מנוצל עדיין עד לדיון, מחלוקת זו ניצוצות הצורך בגירוי חזק יותר עם אמצעים מתקדמים נוספים של behavio מנועr.

זו בדיוק הסיבה בטכניקה פותחה באמצעות גירויים הפוך פרספקטיבה, המכונות גם "reverspectives", המהווים סוג אחר של 14 DIIs. רמזי פרספקטיבה ליניארית שמצוירים על משטחים מישוריים 3D piecewise לייצר תחרות בין הגיאומטריה הפיסית של הגירוי ואת הסצנה המצוירת בפועל. אותות חושיים מונע נתונים, כגון פער ​​משקפת ופרלקסה התנועה להעדיף percept הממשי של הגיאומטריה הפיסית, ואילו היכרות מבוססת חוויה עם פרספקטיבה מעדיפה את percept עומק ההיפוך (איור 1). היתרון של reverspective הוא שהיא מאפשרת למיקום יעד על משטח גירוי שנתפס בתפיסה המרחבית באשליה שונה בכמעט 90 מעלות מהאורינטציה שלו פיזית (1E דמויות ו1F). הבדל עצום זה מאוד מקל בדיקה האם תנועות הישג יד למטרות אחיזה הן או אינם influenced ידי האשליה. רעיון זה הוא מפתח לבודק האם או לא פעולות מוטוריות שבוצעו על reverspective מושפעות מהשפעות מלמעלה למטה מנחל הגחון.

חוגים תנועה במודלי תפיסת פעולה

אם אסטרטגיות מנוע שונות מועסקות על פי תפיסות כוזבות ו ממשיות כאשר תופס לכיוון יעד בגירוי reverspective, אז זה ניתן לעקוב בקלות על ידי לימוד העקמומיות של הגישה של היד. יתר על כן, ניתוח של תנועת התגלגלות שלמה מחניכה של התנועה מכוונת המטרה להכחשה הספונטנית, האוטומטית של היד בחזרה למצב המנוחה שלה עשוי בעוקף למעשה כל ליקויים שנמצא בעבר בשיטות של בדיקות על השפעה התפיסתי על תפוקת מנוע. מחקרים שנעשה לאחרונה מדגישים את החשיבות של לימוד האיזון בין שני סוגי התנועה אלה, כמו גם השימוש בקטעים הספונטני של מערכת העצבים לcontro החזוי והציפייהl 19-21,23-24. הכיתה החדשה שהוגדרה מבחינה סטטיסטית של תנועות ספונטניות אוטומטיות מספקת מדדים ותכונות שלהתברר חיוני כמו אלה מכוונים המטרה היו עד כה כדי לעקוב אחר שינויים חושיים מוטוריים ולכמת היבטים עדינים של התנהגויות טבעיות חדשים.

למיטב ידיעתנו, מחקר קיים על השערת שני זרמים החזותיים מתמקד רק במעשים מכוון מטרה, ובכך מתעלמים מכל השפעות על תנועות מעבר אוטומטיות שהם מרכיבים משמעותיים להשלמת לולאת פעולת visuomotor. דגש לכן יש להציב על החשיבות של תנועות אוטומטיות על מנת ללכוד באופן מלא את שני המצבים של מנוע התנהגות בפרדיגמה הנוכחית להבהיר סוגיות הנוגעות לדגמי תפיסת פעולה חזותיים. הנה שיטות שפותחו כדי לחקור את תפקידה של מלמעלה למטה איתות בנחל הגחון החזותי על ויסות מוטורית התנהגות בתחום הפעולה המכוונת, מכוון למטרה בשיתוף עם ספונטני, מעברתנועות ional באמצעות גירוי הפוך פרספקטיבה DiI חזק.

רציונל

השערה הוא כי, אם תהליכים חזותיים מלמעלה למטה להשפיע על המערכת החושית המוטורית, מסלולי תנועה מלאים לעבר המטרה מוטבעת בסצנה הפוכה פרספקטיבת 3D תחת percept האשליה יהיה שונה מהגישה היעד שהושרו על ידי percept הממשי (1E דמויות ו1F). יתר על כן, מאז percept האשליה של גירוי reverspective הוא דומה מאוד לזו שהושגה על ידי גירוי פרספקטיבה נכון ("כפייה"), מגיע שבוצע לעבר יעד מוטבע על reverspective ולכן צריך להיות דומה במאפיינים לדרגים שנערכו תחת ההשפעה אשליה על גירוי reverspective (1c דמויות ו1F).

אם השפעות חזותיות מלמעלה למטה שאינן משפיעות על מסלול התנועה, אז זה השערה הוא כי מגיע und עשהאה percept האשליה היה בתערוכה אותם המאפיינים כמו מגיע שנעשה תחת percept הממשי על גירוי reverspective (איור 1e). במילים אחרות, מגיע percept גם אשליה ו הממשיים יהיה דומה במהותו, באופן ששני נתיבי המסלול קדימה יפעלו על הגיאומטריה האמיתית של הגירוי. איך השפעות שנצפו בקדימה להגיע לתרגם בהכחשה האוטומטית של היד אינה ידוע. על ידי העסקת ניתוח מנוע מלא, אנו שואפים לקדם את ההבנה של פעולה ותפיסה שלנו לולאות כדי להבהיר את הבעיות קיימות בהישג היד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. בניית מנגנון התמריצים

  1. לבנות פלטפורמה ניד על מסלול החלקה. כל גירוי יוצב על הפלטפורמה ניד תלוי בסוג של ניסוי קרא.
  2. לאבטח את המסלול על גבי שולחן בגובה מתאים המאפשר לפלטפורמת הגירוי להיות בגובה עיניים עם המשתתף שיושב מול השולחן.
  3. צרף מנגנון קפיץ לשליפה לפלטפורמת הגירוי. חבר את הקלט למנגנון הקפיץ ללוח מעגל.
  4. במקום סט של מנורות שמאחורי המושב של המשתתף, מול פלטפורמת הגירוי. חשוב להאיר את פלטפורמת הגירוי באופן שווה בגלל תאורה אחידה עשויה להטיל צל שמפריע percept האשליה. חבר המערכת של מנורות לממיר המקשר אותו למעגלים.
  5. צרף קופסא מיתוג לקצה השולחן הקרוב ביותר לשם המשתתף לשבת. משתתפים לשים את ידם על קופסא המיתוגt בתחילת כל משפט ולהפעיל את המתג ברגע שהם מרימים את ידם לביצוע תנועת יד. קישור קלט קופסא המיתוג למעגלים.
  6. חברו כל סיכת תפוקה של המעגלים לפינים במייקר כדי לשלוט בהפעלה בו זמנית של ההכחשה של פלטפורמת ההעברה באמצעות מנגנון האביב ובכיבוי אורות ברגע שקופסא המיתוג מופעלת. הגירוי חייב לחזור והאורות לכבות לאחר תחילת תנועת הישג היד בכל ניסוי כדי למנוע כל תיקונים חזותיים מקוונים ומשוב לתחושה התרחשות. קופסא המיתוג הוא מועסק, כך שהכחשת הגירוי ותחילת חושך מבוצעים רק לאחר שהתנועה מתחילה, מה שהופך את זה משימת הישג יד מיידית.
  7. לכתוב תכנית MATLAB השולט אותות מיקרו. השתמש בקוד MATLAB לאחסון רצף של ניסויים ולהנחות את הנסיין מה גירויים ותנאי צפייה לשימוש עבור כל ניסוי.
  8. Construcגירויי אימון t, הגירוי הפוך פרספקטיבה, והגירוי הנכון הפרספקטיבה (איורים 1 ו -2). גירויי אימון מורכבים משני לוחות מלבניים המייצגים את משטח הקיר ימני המבודד של הבניין האמצעי המשובץ בגירוי הפוך פרספקטיבה והגירוי הנכונה-פרספקטיבה. המטרה של גירויי אימון תידון בהליך ניסיוני. להדביק מטרות דיסק מישוריים אדומות בצד הימין של קו האמצע של הגירויים.

2. משתתפים

  1. השג כתב הסכמה מדעת של IRB אישור פרוטוקול בהתאם להצהרת הלסינקי לפני תחילת הפגישה הניסויית.
  2. בדוק את המשתתף לחדות ראייה בכל עין, stereopsis (באמצעות מבחן Randot סטריאו), והדומיננטיות העין.
  3. הגדרת מערכת לכידת התנועה. השתמש בארבעה עשרה חיישנים אלקטרו מגנטית ב240 הרץ ותוכנות מעקב תנועה. אל מערכת הקלטה ברזולוציה הגבוההשפל לניתוח מעמיק של התגלגלות של תנועה בשלושה ממדים של ארבע עשרה חיישנים בו זמנית, שמחקרים בעבר חסרים.
    1. הנח עשר מארבעה עשרה חיישנים על מגזרי הגוף בעקבות שימוש בלהקות ספורט נועדו לייעל את התנועה חופשית של הגוף: ראש, תא מטען, ימין ושמאל בכתפיים, ביד השמאל עליונה, אמת יד שמאל, שורש כף יד שמאל, זרוע ימנית עליונה, אמת יד ימין, מימין שורש כף יד, אצבע מורה ביד ימין, ואגודל יד ימין.
    2. הנח את שני חיישנים שנותרו על הישבן של הגירויים ישירות מאחורי מיקום היעד להשגת עמדה מדויקת של היעד בביחס 3D שטח למשתתף במהלך האימון ובלוקים ניסיוניים.

3. ניסיוני נוהל

  1. מניחים את כל הגירויים מחוץ לתצוגה מהמשתתף בשלב זה. כבה את כל האורות פרט למנורות משמשות כדי להאיר את פלטפורמת הגירוי. דים כל מסכי מחשב הנמצאים בשימוש כדי להפעיל את experiment כך שהאורות שלהם לא יפריעו לאף התאורה מוקרנת על גבי המכשיר.
  2. לפני תחילת כל ניסויים, ליידע את המשתתף של זרימת הניסוי. להודיע ​​להם על ההכחשה הגירוי וכיבוי אורות ברגע שהם ליזום תנועה על ידי הרמת היד שלהם מחוץ לקופסא המיתוג. להזכיר להם שלא לנסות לבצע את הפלטפורמה חוזר בה, אבל רק לתפוס שבבו היעד נראה לאחרונה. להדגים כיצד לתפוס שבבו הם זוכרים האחרונים שראו את המטרה על ידי שמתקרב לזה רגיל אל פני השטח הנתפסים.
  3. להתחיל בניסויים בפועל. ניסויים אלה מאפשרים למשתתף להיות נוח עם ההגדרה. אין גירוי מבחן על הפלטפורמה - לוח שחור רק עם בליטת מוט מרכז משמשת לצרף גירויים. להורות למשתתף להגיע בקוטב המרכז ולהביא את היד בחזרה לשאר עם השלמת הישג היד, ב/ קצב משלו; לחזור לשלושה ניסויים. שים לב: חשוב שלא לתת הוראות כיצד retract היד; רכיב זה צריך להיות אוטומטי ומתחת שליטה מודעת.
  4. ליזום ניסויים אימונים. שאל את המשתתף כדי לסוגרו / עיניה לאחר כל ניסוי לשארית של הניסוי. בעוד עיניו של המשתתף סגורים, תצמיד את גירוי האימון קרא בתכנית MATLAB לקוטב המרכז; סדר הצגת גירוי אימון באופן אקראי על ידי תכנית MATLAB עבור סכום כולל של שמונה ניסויים, ארבעה לכל גירוי. גירויי אימון לעזור להדגים את העקמומיות של ההישג כאשר ביקש לתפוס במטרות על נציג משטחים הפיזיים של מטרות שימוש בגירויים הניסיוניים.
  5. להתחיל בניסויי מעבדה. ישנם שלושה תנאי גירוי לניסויים הניסיוניים: (1) reverspective תחת percept המתעתע, כמו באיור 1f (REV-illu), (2) reverspective תחת percept הממשי, כמו באיור 1e (REV-VER), וכן (3) ראויה פרספקטיבה (PRO), כמו באיור 1 ג. נזכיר כי קונדיtions (1) ו (2) לנצל את אותו גירוי reverspective פיזי.
    1. ראשית תציג את גירוי reverspective. שאל את המשתתף אם הוא / היא יכולה לייצב את percept האשליה של הבניין באמצע "קופץ החוצה" כלפיו / שלה. אם המשתתף מתקשה לייצב את percept האשליה, מקום עדשה מתמקדת דה על העין nondominant להחליש stereopsis כדי לשמר את האשליה percept תוך שמירת מרחק להגיע ליעד 18. אם המשתתף דורש העדשה מתמקד-de, ואז לוודא שלהורות לו / לה לשים אותם על לפני כל משפט REV-illu.
    2. לאחר משפט REV-illu הראשון, תכנית MATLAB תהיה אקראי את הסדר של ניסויים. עבור כל ניסוי, לתת את ההוראות הבאות, בהתאם למצב הגירוי:
      REV-illu: "צפה בבניין האמצעי כקופץ החוצה כלפיך."
      REV-VER: "צפה בבניין האמצעי כהתקפלות ממך."
      PRO: "צפה בבניין האמצעי כקופץ החוצה לכיוון you. "
      ברגע שהמשתתף מאשר בתפיסה יציבה, לשאול אותם כדי לתפוס ביעד. בצע עשרה ניסויים עבור כל תנאי בסך של 36 ניסויים ניסיוניים.

4. ניתוח נתונים

  1. כדי לנתח את התנועות במונחים של הישג ידם מכוון המטרה והכחשות אוטומטיות, מתפרק ראשון נתונים לשני שיעורי תנועה על ידי איתור הנקודה שבה המהירות של התנועה, לאחר תחילתה, מתקרבת מיידית מהירות אפס.
  2. לחפש הבדלים בעקמומיות של מסלולי נתיב יד לכל מצב גירוי, לבצע הבדיקה למבדה סטטיסטיקה של ילק על בסיס הנתונים 3 ממדים בכל נקודת זמן במהלך המסלול. המבחן למבדה של ילק מפחית את Λ נתון מבחן הסבירות לערך סקלר בדרך של גורמים שיעזרו לנו להסיק אם וקטור המסלול הממוצע לREV-illu דומה לREV-VER או 22 PRO.
  3. ללמוד orienסימטרייה של היד לעבר המטרה בסופו של הדבר להישג ידם מכוון המטרה, להשוות את הזווית שנוצרה בין וקטור גישת יחידה שנוצר על ידי עמדות חיישן אגודל, מדד, ופרק כף יד ביחס לווקטור היחידה של היעד הרגיל אל פני השטח (5 א דמויות ו5 ב ').

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. מסלולי נתיב יד

תוצאות מוצגות לVT נושא נציג. למבדה מבחן סטטיסטיקה של ילק מאפשרת ההפחתה של נתוני החלל תלת ממדים שלנו לערך סקלרי על ידי השימוש בגורמים. נתון למבדה של ילק משתמש במבחן יחס הסיכוי , שבו הסכום "בתוך" של ריבועים ומוצרי טופס דואר מטריקס, ואת סכום 'סך הכל' של ריבועים ומוצרי מטריצת טופס (E + H). הכלל קובע כי, כאשר , השערת האפס נדחית. בתוך , היא ברמה של ביטחון,oad/51422/51422eq5.jpg "width =" 15 "/> הוא מספר המשתנים או ממדים, ו ו - הן דרגות חופש להשערה והטעייה, בהתאמה, שבו הוא מספר התנאים ו הוא מספר הניסויים. במקרה שלנו, ו - . לכן, אנו מקבלים מהשולחן להסתכל למעלה מצא בשיטות של Rencher למשתנה22 nalysis.

ניתוח מסלול נתיב יד באמצעות המבחן למבדה של ילק לחשוף הבדל משמעותי סטטיסטי בין REV-illu ותנאי REV-VER ב, התנועה קדימה מכוון מטרה (איור 3 א), כפי לאורך ההתקדמות כולו של הנתיב (3d איור). התנהגות זו נשמרה גם בהכחשת noninstructed כפי שניתן לראות בגרף (איורים 4 א ו4d). כצפוי, את ההשוואה בין REV-VER ותנאי PRO שונה באופן משמעותי בשתי התנועות קדימה וretractory (3 ב דמויות, 3E, 4 ב, וה 4). מאז התגלגלות של תנועה היא קריטית בקביעת הבדלי גישות, הערכים למבדה של ילק הם זממו מבוססים על אחוז ממסלול נתיב יד (איורים 3D-3F מלא ו לעומת השוואת REV-illu (3d איור) דומים לאלה שנמצאו בלעומת השוואת REV-PRO VER (3E איור). אותו הדבר נכון גם להכחשה של היד (4d דמויות וה 4). REV-illu ותנאי PRO אינם שונים באופן משמעותי בכל כיתת תנועה, כמו לכל הערכים למבדה מבוססים על אחוז מהנתיב המלא בשני קדימה ומקרי הכחשה (3C דמויות, ו 3, ג 4, ו4F).

2. כיוון היד

כאשר בוחן את הכיוון של היד כפי שהוא מתקרב ליעד בכל מצב, האןוקטורי d-גישה במקרי REV-VER שונים מאלה בREV-illu ומקרי PRO (איור 5 ג). REV-illu ותנאי PRO לייצר תנוחות יד דומות כאשר מכוונים לעבר המטרה הנתפסת עבור REV-illu והיעד הפיזי לתנאים נאותים. הזווית שנוצרה בין וקטור ממוצעי גישת יחידה לניסויי REV-illu והווקטור היחידה הרגיל אל פני השטח היעד מייצרת ° ± 3.2228 (5D איור) הבדל 97.5197. נזכיר כי הגירוי הפוך הפרספקטיבה יוצר כמעט הבדלים מקסימאלי 90 מעלות בין מדינות אשליה ו הממשיות. זה כן מצביע על כך שVT נושא נציג אוריינטציה ידה לעבר המטרה נתפסה ולא במיקום הפיזי של היעד תחת percept האשליה.

איור 1
איור 1. R נכון וeverse-פרספקטיבה גירויים. נקודת המבט "נאלץ" הנכונה, או (AC). (א) להציג חזית הגירוי הצבוע. (ב) צפיות אורטוגרפי. (ג) להציג לראש: percept הממשי של סצנה קעורה עם חץ הממחיש מסלול הישג ​​יד אופייני ליעד. (, DF) הפוך הפרספקטיבה מולידה שתי תפיסות, שמוצגים בחלקים (ה) (ו). (א) להציג חזית הגירוי הצבוע. צפיות אורטוגרפי (ד). (ה) להציג לראש: percept הממשי של סצנה קמורה עם חץ הממחיש מסלול הישג ​​יד טיפוסי. מבט מלמעלה (ו): percept האשליה של סצנה קעורה - שמוצג על ידי קווים מקווקווים - עם חץ הממחיש מסלול הישג ​​יד טיפוסי. הדמות המקווקו אונליין מראה את צורת 3D אשליה רק ​​הנתפסת. המיקום של האובייקט הוא לא accurate; למעשה, האובייקט המדומה קוזז במכוון כלפי הצופה כדי להבהיר את מסלול הישג ידם. העקמומיות של כל המסלולים היא מוגזמת כדי להמחיש את ההבדלים שעלולות לגרום, בהתאם לpercept. Percept של (ו) מספק מבחן מצוין לבחינה האם המסלול להגיע נשלטת על ידי האשליה (מסלול של (ו)) או על ידי פני השטח הפיזי (מסלול של (ה)). שים לב ושנכון הפוכות הפרספקטיבות חולקים את אותה השקפה קדמית (א). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. הדרכה גירויים. ( (CD) יש הפנל המלבני אותו כיוון כמו הקיר הימני של הבניין האמצעי בגירוי 3D ההפוך פרספקטיבה. (א, ג) ציורים סכמטי של נופים העליונים כדי להמחיש את המיקום של הפנלים, עם חצים המצביעים על מסלולי הישג ​​יד טיפוסיים. העקמומיות של המסלולים היא מוגזמת כדי להמחיש את ההבדל. תמונות (ב, ד) לגירויים כפי שהם הופיעו למשתתפים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
דמות3. נתיב קדימה יד מסלול ניתוח. (AC) מסלולים ממוצע זממו בלבן עם מרווחי ביטחון (צינורות צבעוניים) לכל נקודה במסלול לכיוון הפוכה, נקודת מבט (REV-VER בירוק) הממשי, (REV-illu הפוך פרספקטיבה המתעתעת בפרספקטיבה נכונה כחולה), ו( PROPER בתנאים אדומים) לתנועה קדימה מכוון מטרה, המיועדת. (DF) ערכים למבדה להשוואות pairwise של תנאים המבוססים על אחוז מהנתיב מלא. באמצעות Lambda המבחן של וילק, כאשר , השערת האפס נדחית. ניתן על ידי הקו המקווקו. ב( ד) REV-VER לעומת REV-illu ו( ה) REV-VER לעומת השוואות PROPER, ו) REV-illu לעומת ההשוואה .5 PROPER, , ולכן מסלולי יד נתיב בין תנאים לא שונים באופן משמעותי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4. נתיב הכחשת יד מסלול ניתוח. (AC) מסלולים ממוצע זממו בלבן עם מרווחי ביטחון (צינורות צבעוניים) לכל נקודה במסלול לכיוון הפוכה, נקודת מבט (REV-VER בירוק) הממשי, הפוך פרספקטיבה מתעתעת (REV- Illu בכחול), וראויה פרספקטיבת תנאים (PROPER באדום) להכחשה הספונטנית, האוטומטית של היד. (DF) ערכים למבדה להשוואות pairwise של תנאים המבוססים על אחוז מהנתיב מלא. באמצעות Lambda המבחן של וילק, כאשר , השערת האפס נדחית. ניתן על ידי הקו המקווקו. ב( ד) REV-VER לעומת REV-illu ו( ה) REV-VER לעומת השוואות PROPER, , המצביע על הבדל משמעותי בין מסלולי נתיב יד. ל( ו) REV-illu לעומת ההשוואה הנכונה, , ולכן מסלולי יד נתיב בין קונדיטיונים אינם שונים באופן משמעותי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5. כיוון יד. (א) וקטור גישת יחידת היד מוגדר על ידי חיישנים הממוקמים באגודל, מדד, ועמדות שורש כף יד. (ב) יחידה (מקווקו) וקטורים רגילים אל פני השטח היעד לנכון הפרספקטיבה (למעלה) וגירויים הפוך פרספקטיבה (באמצע ולמטה). תחת percept האשליה (פנל תחתון, קווים מקווקווים) וקטור זה נתפס ככמעט בניצב לוקטור היחידה הפיסית (באמצע). (ג) גישת וקטורי יד להתוות עבור REV-VER (ירוק), REV-illu (כחול), וניסויים PROPER (אדום), ( אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

השיטות שלנו לספק פלטפורמה על מנת לבחון את תוקפם של מודלים תפיסת פעולה על ידי ניתוח כל התגלגלות של תנועה ביחס למשימה הניסיונית. פרדיגמה יכולה להיות שונה כדי לבחון סוגים אחרים של גירויים חזותיים להרחיב תחום זה של מחקר. לדוגמא, ניתן לבדוק 3D DIIs האחר על המכשיר כדי לראות כיצד יחסי גומלין בין תהליכים מלמעלה למטה ומלמטה למעלה לתרגם לגירויים שונים. יכולות גם להיות מותאמות השיטות לבדיקת אוכלוסיות קליניות שיכולה להיות הפרעות בתהליכי תפיסה ופעולה. יתר על כן, ניתן להחליף את מערכת לכידת התנועה מנוצל במחקר שלנו עם סוגים אחרים של ציוד הקלטה כדי שתתאים למשימה הניסיונית הטוב ביותר. ההכללה האפשרית של שיטות אלה ליישומים אחרים ולכן מחזיקה ערך משמעותי בקידום מחקר התנהגות אנושי.

עם זאת, כמו בכל טכניקה, יש לו את הפרדיגמה הנוכחית המגבלות שלה. בגלל ההסרה של האפמשוב טיק ובקרה חזותית באינטרנט על ידי כיבוי האורות וחוזרים בה הגירוי, המחקר הנוכחי אינו מאפשר ההקלטה בו זמנית של תנועות עיניים בשילוב עם ביצוע התנועה. תנועות עיניים יכולות לעזור לזהות אם משתתפים משתמשים במסגרת allocentric או אגוצנטרית של התייחסות להעסיק מלמעלה למטה או מלמטה למעלה אסטרטגיה 25. בגלל העיצוב הנוכחי אין לו את היכולת של יישום הצעד נוסף הזה, הוא מוגבל רק ללכידת פונקצית kinematic של הגוף. אסטרטגיות חלופיות כדי להסיר משוב מישוש ובקרה חזותית באינטרנט עשויות להיות חיפשו ללכוד אמצעי תנועת העין.

חוץ מעיכוב זה, יש לו את עיצוב ניסיוני מספר יתרונות על פני שיטות קיימות. מאז המחקרים האחרונים התמקדו ב, פעולות מטרה-כיוון המכוונת ונתונים לסוף שלב, חוקרים התעלמו השפעות כלשהן בהכחשה שאינו הורה, האוטומטית, ובunfoldi בפועלng של התנועה מייזום למנוחה. הפרוטוקול המובא כאן לוקח בחשבון את שני צורות מכוונות ואוטומטיות של תנועה כדי לעזור לבנות הבנה טובה יותר של חושי מוטורי התנהגות תחת מצבים שונים של תפיסה. בניגוד אסטרטגיות אחרות, פרדיגמה זו מתמקדת בשתי תופעות המרחב ובזמן כדי להשיג הבנה מלאה של visuomotor הלולאה. יתר על כן, כוחו של גירוי reverspective השתמש בניסוי זה גובר DIIs האחר השתמש בעבר (למשל חלולים פנים אשליה) כתצורה שלה מייצרת כמעט 90 ° הבדלים בנטיית פני השטח נתפסה תחת מדינותיה הממשיות ומדומה בזמן שנותר מספיק קרוב למשתתף להוא / היא לקיים אינטראקציה עם זה. הבדל מקסימאלי זה מסייע בפירושונים של התפקיד של תהליכים מלמעלה למטה על חושי מוטורי התנהגות.

כיוון שהמחקר של השפעות מלמעלה למטה על תהליכים חושיים מוטוריים הוא חשוב לא רק במערכת הנורמטיבית, אלא גם בClinאוכלוסיות iCal, פרדיגמה זו עשויה להיות כלי שימושי כדי ללמוד אותם. יישומים עתידיים של פרוטוקול זה עשויים לכלול התאמת המחקר לפתולוגיות כגון סכיזופרניה (ש"ז). זה ידוע כי subpopulation מסוים של חולים עם תערוכת SZ ירידה במלמעלה למטה תפקוד ויש לי בעיות ידועות בארגון תפיסתי 26-28. לכן, הבנה כיצד זה מתורגם לתחום המוטורי יכולה לקדם את הידע שלנו לפתח כלים טובים יותר לאבחון וטיפולים ל"ז.

פרוטוקול זה תוכנן בקפידה על מנת לחקור את תפקידם של תהליכים מלמעלה למטה על חושי מוטורי התנהגות, במיוחד כאשר משתתף מתבקש להגיע ליעד בגירוי שמייצר תפיסות מרובות. השלבים הקריטיים בפרוטוקול זה הם בבחירה של הגירויים וברזולוציה הגבוהה של לכידת תנועה מהחניכה של תנועה חזרה למצב מנוחה. כמו כן, הניתוחים סטטיסטיים רבי עוצמה לעזור להבהיר האם או לאpercept המדומה משפיע על אסטרטגיות מוטוריות. בגלל עיצוב ניסיוני זה מאפשר הקלטה ברזולוציה הגבוהה של התנהגויות מוטוריות מיועדת וספונטאניות טבעיות, הפלטפורמה אנליטית המפותחות עשויה לעזור להבהיר את הנושאים קיימים בדגמי תפיסת פעולה שכבר מזמן לדיון. התוצאות הראשוניות לVT נושא הנציג להמחיש את הפוטנציאל הזה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

המחברים רוצים להכיר חברי המעבדה לחקר ראייה ומעבדת האינטגרציה מוטורית, תחושתית שעזרו משתתפים לרוץ במחקר זה, פולינה Yanovich, יהושע Dobias, ורוברט וו Isenhower לעזרה בשלב תכנון הראשוני, וטום גרייס על עזרתו בבניית הגירוי. עבודה זו נתמכה על ידי המקורות הבאים: בוגר תכנית עמיתי מחקר NSF: פרס # DGE-0937373, גילוי CyberEnabled NSF וחדשנות מסוג I (רעיון): גרנט # 094,158, ותכנית NIH ביוטכנולוגיה ההדרכה ראטגרס-UMDNJ: גרנט # 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

  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).
שיטות לחקור את ההשפעה של תהליכים חזותיים מלמעלה למטה על התנהגות מוטורית
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter