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Behavior

Métodos para pesquisar a influência de cima para baixo processos visuais em Comportamento Motor

doi: 10.3791/51422 Published: April 16, 2014

Summary

Não está claro como os sinais de cima para baixo a partir do corrente visual ventral afetar o movimento. Nós desenvolvemos um paradigma para testar o comportamento do motor para um alvo em uma ilusão inversão profundidade 3D. As diferenças significativas são relatadas em ambos, movimentos deliberados dirigidas a objetivos e ações automáticas sob condições de visualização ilusórias e verídicas.

Abstract

Atenção cinestésica é importante para navegar com sucesso no ambiente. Quando nos relacionamos com nosso ambiente diário, alguns aspectos do movimento são deliberadamente planejado, enquanto outras ocorrem espontaneamente abaixo da consciência. O componente deliberada dessa dicotomia tem sido extensivamente estudada em vários contextos, enquanto a componente espontânea permanece largamente sub-exploradas. Além disso, como os processos perceptivos modular essas classes de movimento ainda não está claro. Em particular, a questão atualmente debatida é se o sistema visuomotor é governada pela percepção espacial produzida por uma ilusão visual, ou se ele não é afetado pela ilusão e rege-se não por a percepção verídica. Percepts biestável como 3D ilusões inversão profundidade (DIIS) fornecem um contexto excelente para estudar essas interações e equilíbrio, especialmente quando usado em combinação com movimentos alcance-a-alcance. Neste estudo, a metodologia é desenvolvido que utiliza um DII para clarify o papel dos processos de cima para baixo na ação motora, principalmente explorando como chegar em direção a um alvo em uma DII são afetados em ambos os domínios movimento deliberado e espontâneas.

Introduction

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Vision-para-Percepção vs Visão para-Ação

Para navegar com sucesso o ambiente, a informação do sistema visual é utilizado para ajudar a coordenar o movimento humano. Como a informação visual é selecionado e priorizado para influenciar ações motoras permanece obscuro. Duas projeções anatômicas importantes surgem a partir do córtex visual primário para formar o ventral ("o que", ou "visão de percepção") caminho, estendendo-se até a região temporal, eo dorsal ("onde", ou "visão para a ação") via , para o lobo parietal 1-2. O fluxo ventral está implicado na utilização de informação visual para os processos perceptivos, tais como reconhecimento de objetos e de identificação, ao passo que o fluxo dorsal é pensado para processar sinais exclusivamente para orientação de ação e percepção espacial. A pergunta é se ou não processos de cima para baixo a partir do fluxo ventral moldar a forma em que os movimentos são executados.

O festudo de caso de paciente amous DF, avaliada pela Goodale e Milner em 1992, forneceu evidência forte e apoio à visuais hipótese de dois córregos, que afirma que os processos de fluxo ventral e dorsal são separáveis ​​para a percepção e ação 3. Em teoria, os sinais de baixo para cima de paralaxe de movimento e disparidade binocular pode substituir top-down informação perceptual, como o conhecimento prévio e familiaridade, a fim de orientar com precisão as nossas ações, sugerindo que o planejamento motor é impermeável ao controle de fluxo ventral. DF, que sofria de forma agnosia visual causada por lesões occipitais bilaterais ventral, manteve a capacidade de preensão exata em direção aos objetos que ela tinha dificuldade em reconhecer, apoiar a premissa do visual hipótese de dois córregos 3-4. Por causa de estudos de casos, como DF, assumiu-se que a dicotomia fluxo ventral-dorsal funcional também existiu em indivíduos saudáveis ​​não patológicas. No entanto, se esses resultados fornecem evidência de um absodivisão alaúde do trabalho para a percepção e ação em populações neurotypical foi muito debatido ao longo dos últimos vinte anos, 5-10.

O Uso das Ilusões segregar percepção e ação

Para testar a hipótese visuais de dois córregos em indivíduos neurotypical, os pesquisadores empregam ilusões visuais para investigar como juízos perceptivos distorcidas do ambiente afetam nossas ações motoras. A ilusão de Ebbinghaus / Titchener, por exemplo, utiliza um alvo de disco rodeado por discos menores que parece ser maior do que o outro disco do mesmo tamanho rodeado por círculos maiores; isto é devido a um efeito de tamanho de contraste 11. Quando os participantes chegar a compreender o destino de disco, se a hipótese de dois fluxos é verdade, então a abertura aperto da mão agarrando o alvo disco não seria afetado pela ilusão, fazendo com que o participante para atuar sobre a verdadeira geometria do disco alvo em vez de confiar em tamanho incorreto estim perceptualates. Aglioti et al. no relatório de fato esse comportamento, raciocínio que os processos visuais separados governam as ações qualificados e percepção consciente 11. Por outro lado, outros grupos contestaram estes resultados, não encontrando a dissociação entre os processos de percepção e ação quando controlando cuidadosamente a adequação das tarefas de percepção e de apreensão, propondo uma integração de informações de fluxo visual ao invés de separação 12. Apesar de vários estudos de acompanhamento realizados para validar ou refutar a hipótese de dois córregos visual usando a ilusão de Ebbinghaus, há peças concorrentes de evidência para apoiar ambos os lados do argumento 13.

Para explorar ainda mais a influência da percepção visual em processos de ação, também têm sido utilizados 3D ilusões inversão profundidade (DII). Diis produzir movimento ilusório e reversão profundidade percebida de cenas em que os ângulos fisicamente côncavas são percebidos como convexa e vice-versa 14. The HollowIlusão de rosto é um exemplo de uma DII que gera a percepção de um cara normal, convexo, embora o estímulo é fisicamente côncavo, implicando o papel das influências de cima para baixo, como o conhecimento prévio e preconceito convexidade para provocar a percepção ilusória 15-16. Apesar dos esforços para caracterizar o comportamento motor no alcance no sentido de objectivos no oco da ilusão de face, a evidência permanece ambígua: um estudo relata um efeito sobre a saída do motor 17 enquanto outro não 18. Estes estudos dependem de comparação de estimativas de profundidade de percepção até ao ponto final cálculos de distância de mão em relação a alvos localizados no Oco Ilusão de Rosto. Resultados conflitantes sobre as ações realizadas sobre este tipo de estímulos pode ser um resultado das variações nos métodos utilizados pelos pesquisadores. Porque a forma como a informação ventral e dorsal fluxo é utilizada ainda está a debater, esta controvérsia provoca a necessidade de um estímulo mais robusto, com medidas avançadas adicionais de behavio motorar.

Este é precisamente por isso que a técnica foi desenvolvida utilizando estímulos reversa perspectiva, comumente referido como "reverspectives", que formam outra classe de Diis 14. Sugestões perspectiva linear que são pintados em superfícies planas por partes 3D produzir competição entre a geometria física do estímulo e da cena pintada real. Sinais sensoriais orientados por dados, tais como a disparidade binocular e movimento paralaxe favorecem a percepção verídica da geometria física, enquanto baseada na experiência familiaridade com perspectiva favorece a percepção de profundidade de inversão (Figura 1). A vantagem do reverspective é que ele permite a colocação de um alvo numa superfície estímulo cujo percebida orientação espacial sob a ilusão difere em cerca de 90 graus a partir da sua orientação física (figuras 1e e 1f). Esta enorme diferença facilita muito o teste se os movimentos alcance-de-agarramento são ou não são influenciados pela ilusão. Esta noção é fundamental para explorar ou não ações motoras realizadas no reverspective são afetados por influências de cima para baixo a partir do fluxo ventral.

Classes de Movimento em Modelos de percepção-ação

Se diferentes estratégias motoras são empregados sob percepções ilusórias e verídicas quando pegar em direção a um alvo em um estímulo reverspective, então ele pode ser facilmente rastreados por estudar a curvatura da abordagem da mão. Além disso, uma análise de todo o movimento de desdobramento desde o início do movimento de meta-dirigida para a retração espontânea, automática da mão de volta para seu estado de repouso pode ser de fato ignorar quaisquer deficiências encontradas nos métodos antigos de testes para a influência da percepção na saída do motor. Estudos recentes destacam a importância de se estudar o equilíbrio entre estas duas classes de circulação, bem como a utilização dos segmentos espontâneas pelos sistemas nervosos para contro preditivo e antecipatórial 19-21,23-24. A classe recém estatisticamente definido de movimentos espontâneos-automática fornece novas métricas e recursos que acabam por ser tão crucial quanto as dirigidas a objetivos têm sido, até agora, para controlar as alterações sensório-motoras e quantificar aspectos sutis de comportamentos naturais.

Para o nosso conhecimento, a pesquisa existente sobre a hipótese de dois córregos visual só se concentra em atos dirigidos a objetivos, ignorando, assim, os efeitos sobre os movimentos de transição automáticos que são componentes importantes para completar o ciclo de ação visuomotor. A ênfase, portanto, deve ser colocado sobre a importância dos movimentos automáticos, a fim de capturar totalmente ambos os modos de comportamento motor no presente paradigma para esclarecer questões sobre modelos de percepção-ação visuais. Aqui métodos são desenvolvidos para investigar o papel da sinalização de cima para baixo na corrente ventral visual na modulação do comportamento motor no, domínio de ação dirigida a objetivos deliberada em conjunto com o espontâneo, o trânsitomovimentos ional usando um robusto DII reversa perspectiva de estímulo.

Análise racional

A hipótese é que, se os processos visuais de cima para baixo influenciar o sistema sensório-motor, as trajetórias de movimento completo em direção ao alvo incorporado na cena reversa perspectiva 3D sob a percepção ilusória será diferente da abordagem alvo provocada pela percepção verídica (Figuras 1e e 1f). Além disso, uma vez que a percepção ilusória do estímulo reverspective é muito similar ao obtido por uma adequada ("forçado") perspectiva estímulo, atinge realizada para um alvo incorporado no reverspective deve, portanto, ser semelhante em características ao atinge realizados sob a influência do ilusão sobre o estímulo reverspective (Figuras 1c e 1f).

Se influências visuais de cima para baixo não afetam a trajetória de movimento, em seguida, é a hipótese de que alcança feito under a percepção ilusória seria apresentar as mesmas características que alcances realizados sob a percepção verídica sobre o estímulo reverspective (Figura 1e). Em outras palavras, atinge Percept tanto ilusórios e veridical seria semelhante na natureza, de tal modo que os dois caminhos de trajectória para a frente poderia actuar sobre o verdadeiro geometria do estímulo. Como efeitos observados no alcance dianteiro traduzir na retração automática da mão é desconhecida. Empregando uma análise completa do motor, pretendemos avançar nossa compreensão da ação e da percepção loops para esclarecer as questões existentes na mão.

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Protocol

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1. Construindo o Aparelho de estímulo

  1. Construir uma plataforma móvel em uma faixa de deslizamento. Cada estímulo irá ser colocado sobre a plataforma móvel de acordo com o tipo de ensaio chamado para.
  2. Prenda o trilho sobre uma mesa a uma altura adequada que permita a plataforma de estímulo a ser ao nível dos olhos com o participante para se sentar em frente à mesa.
  3. Anexar um mecanismo de mola retrátil para a plataforma de estímulo. Ligar a entrada para o mecanismo de mola para uma placa de circuito.
  4. Coloque um conjunto de lâmpadas por trás do banco do participante, de frente para a plataforma de estímulo. É importante para iluminar a plataforma estímulo uniformemente porque iluminação desigual pode lançar sombras que interferem com a percepção ilusória. Conecte o conjunto de faróis para um conversor que liga a placa de circuito.
  5. Coloque uma caixa de comutação para a borda da mesa mais próximo da onde o participante serão assentados. Os participantes colocam a mão na caixa de interruptor umat no início de cada prova e ativar o interruptor, assim que levantar sua mão para executar o movimento alcance. Ligue a entrada de caixa de interruptor para a placa de circuito.
  6. Conecte cada pino da placa de circuito de saída para um pino do microcontrolador para controlar a ativação simultânea da retração da plataforma móvel via o mecanismo de mola eo desligamento de luzes de uma vez a caixa de interruptor é acionado. O estímulo deve retrair e as luzes devem desligar após o início do movimento de alcance em cada tentativa para evitar as correções visuais on-line e feedback tátil ocorra. A caixa de distribuição é empregado para que a retração estímulo eo início escuridão são realizados somente após o movimento começa, tornando esta uma tarefa alcance imediato.
  7. Escreva um programa MATLAB que controla os sinais do microcontrolador. Use o código MATLAB para armazenar uma seqüência de ensaios e instruir o experimentador que estímulos e condições de visualização de usar para cada tentativa.
  8. Construestímulos de treinamento t, o estímulo reversa perspectiva, eo estímulo perspectiva adequada (Figuras 1 e 2). Estímulos de treinamento consiste em dois painéis retangulares que representam o direito de superfície isolado parede do prédio meio embutido no estímulo reversa perspectiva eo estímulo perspectiva adequada. A finalidade dos estímulos de formação será discutido no procedimento experimental. Apor alvos planares disco vermelho para a direita da linha média dos estímulos.

2. Participantes

  1. Obter o consentimento informado por escrito do IRB protocolo aprovado em conformidade com a Declaração de Helsinque, antes de começar a sessão experimental.
  2. Teste o participante para a acuidade visual de cada olho, estereopsia (usando um teste Randot-Stereo), e dominância ocular.
  3. Set-up do sistema de captura de movimento. Use catorze sensores eletro-magnética a 240 Hz e software de rastreamento de movimento. A alta resolução de al sistema de gravaçãobaixos para a análise em profundidade do desdobramento do movimento em três dimensões de catorze sensores simultaneamente, que estudos anteriores não têm.
    1. Coloque doze dos quatorze sensores nos seguintes segmentos corporais utilizando bandas de esportes projetados para otimizar o movimento irrestrito do corpo: cabeça, tronco, ombros direito e esquerdo, braço esquerdo, antebraço esquerdo, punho esquerdo, braço direito, antebraço direito, direito pulso, dedo indicador mão direita e polegar da mão direita.
    2. Coloque os restantes dois sensores na parte traseira dos estímulos diretamente atrás do local de destino para alcançar uma posição exata do alvo no espaço 3D em relação ao participante durante a formação e blocos experimentais.

3. Procedimento Experimental

  1. Coloque todos os estímulos de vista do participante no momento. Desligar todas as luzes, exceto as lâmpadas usadas para iluminar a plataforma de estímulo. Dim quaisquer telas de computador que estão em uso para executar o experiment de modo que as suas luzes não interfiram com a iluminação mesmo projectado sobre o aparelho.
  2. Antes de iniciar qualquer ensaios, informará o participante do fluxo de experiência. Notifique-los da retração estímulo e desligar das luzes, uma vez que iniciar o movimento, levantando a mão fora da caixa do interruptor. Lembre-lhes para não tentar seguir a plataforma retrátil, mas para apenas pegar para onde o alvo foi visto pela última vez. Demonstrar como agarrar onde último lembro de ter visto o alvo, aproximando-o normal à superfície percebida.
  3. Comece provas práticas. Estes ensaios permitem que o participante tornar-se confortável com a configuração. Não há estímulo teste na plataforma - apenas uma placa preta com uma protrusão centro pólo usado para prender estímulos. Instruir o participante a chegar no pólo central e trazer a mão para trás para descansar após a conclusão do alcance, em sua / seu próprio ritmo; repita por três ensaios. Nota: É importante não dar instruções sobre como retraçãot da mão; este componente deve ser automática e abaixo controle consciente.
  4. Iniciar os ensaios de treinamento. Peça ao participante para fechar o seu / seus olhos depois de cada ensaio para o restante do experimento. Enquanto os olhos do participante estão fechados, apor o estímulo de treinamento chamado no programa MATLAB para o pólo central; a ordem de apresentação do estímulo de treinamento é ao acaso pelo programa MATLAB para um total de oito provas, quatro para cada estímulo. Estímulos de treinamento ajudam a demonstrar a curvatura do alcance quando pediu para pegar em alvos em superfícies físicas representante dos alvos utilizados nos estímulos experimentais.
  5. Comece ensaios experimentais. Há três condições de estímulo para os ensaios experimentais: (1) reverspective sob percepção ilusória, como na Figura 1-F (REV-ILLU), (2) reverspective sob percepção verídica, como na Figura 1e (REV-VER), e (3) -perspectiva adequada (PRO), como na Figura 1-C. Lembre-se que condiçõesções (1) e (2) utilizar o mesmo estímulo físico reverspective.
    1. Primeiro apresentar o estímulo reverspective. Peça ao participante se ele / ela pode estabilizar a percepção ilusória do prédio do meio "pulando para fora" em relação a ele / ela. Se o participante tem dificuldade em estabilizar a percepção ilusória, coloque uma lente com foco de no olho não dominante para enfraquecer estereopsia, a fim de preservar a percepção ilusória, mantendo a distância para atingir a meta de 18. Se o participante requer a lente de focagem de, em seguida, certifique-se de instruir a ele / ela para colocá-los antes de cada ensaio REV-ILLU.
    2. Após o primeiro julgamento REV-ILLU, o programa MATLAB irá embaralhar a ordem dos julgamentos. Para cada ensaio, dá as instruções a seguir, dependendo da condição de estímulo:
      REV-ILLU: "Ver o edifício como meio pulando para fora para você."
      REV-VER: "Ver o edifício como meio cedendo longe de você."
      PRO: "Ver o edifício como meio pulando para fora em direção you. "
      Uma vez que o participante confirma uma percepção estável, pedir-lhes para agarrar o alvo. Realize doze ensaios para cada condição para um total de 36 ensaios experimentais.

4. Análise de Dados

  1. Para analisar os movimentos em termos de alcance alvo-dirigida e retrações automáticos, primeiro decompor os dados em duas classes de movimento, detectando o ponto em que a velocidade do movimento, depois de seu início, se aproxima da velocidade instantânea zero.
  2. Para olhar para as diferenças na curvatura das trajetórias de caminho de mão para cada condição de estímulo, executar Lambda teste estatístico do Wilk no conjunto de dados 3-dimensional em cada ponto no tempo durante a trajetória. O Lambda Teste de Wilk reduz a probabilidade estatística Λ teste para um valor escalar por meio de determinantes para nos ajudar a inferir se o vector de trajectória significativo para REV-ILLU é semelhante ao REV-VER ou PRO 22.
  3. Para o estudo da orientaçãoção da mão em direcção ao alvo no final do alcance meta-dirigida, comparar o ângulo formado entre o vector de abordagem unidade gerado pelas posições dos sensores polegar, indicador e do punho em relação à unidade de vector do alvo normal à superfície (Figuras 5a e 5b).

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Representative Results

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1. Mão Trajetórias de Caminho

Os resultados são apresentados para representativas Objecto VT. Lambda teste estatístico do Wilk permite a redução dos nossos dados espaciais tridimensionais para um valor escalar pelo uso de determinantes. Lambda estatística do Wilk usa o teste da razão de verossimilhança , Em que a soma "dentro" de quadrados e produtos formar matriz E, ea soma 'total' de quadrados e produtos de matriz de forma (E + H). A regra estabelece que, quando , A hipótese nula é rejeitada. Em , é o nível de confiança,oad/51422/51422eq5.jpg "width =" 15 "/> é o número de variáveis ​​ou dimensões, e e são os graus de liberdade para a hipótese de erro e, respectivamente, em que é o número de condições e é o número de tentativas. No nosso caso, e . Portanto, obtemos da tabela look-up encontrado em Métodos de Rencher para Multivariada Análise 22.

Caminho da análise trajetória usando Lambda Teste de Wilk revelar uma diferença estatisticamente significativa entre as condições REV-VER na frente, movimento dirigido por objetivos (Figura 3a) REV-ILLU e, como ao longo de toda a progressão do caminho (Figura 3d). Este comportamento também é preservada na retracção noninstructed como pode ser visto no gráfico (Figuras 4a e 4d). Como esperado, a comparação entre as condi REV-VER e difere significativamente em ambos os movimentos para a frente e retractory (Figuras 3b, 3e, 4b e 4e). Desde o desdobramento do movimento é fundamental para determinar as diferenças de abordagem, os valores de lambda de Wilk são traçadas com base no percentual de mão trajetória caminho completo (Figuras 3d-3-F e vs REV-ILLU comparação (Figura 3d) são semelhantes aos encontrados no REV-VER vs comparação PRO (Figura 3e). O mesmo vale para a retração da mão (Figuras 4d e 4e). As condi REV-ILLU e não diferem significativamente em qualquer classe de movimento, como para todos os valores de lambda com base na percentagem de caminho completo, tanto na frente e casos de retracção (Figuras 3c, 3f, 4c e 4f).

2. Orientação da mão

Ao examinar a orientação da mão medida que se aproxima o alvo em cada condição, hanvetores d-abordagem em casos REV-VER diferem das do REV-ILLU e casos PRO (Figura 5c). Condições PRO REV-ILLU e produzir posturas semelhantes, manuais quando orientar em direção ao alvo percebido por REV-ILLU ea meta física para condições adequadas. O ângulo formado entre o vector de abordagem unidade significativo para os ensaios REV-ILLU e o vector de unidade normal para a superfície do alvo produz um 97,5197 ° ± 3,2228 diferença (Figura 5d). Lembre-se que o estímulo reversa perspectiva gera cerca de 90 graus diferenças máximas entre os estados ilusórios e verídicas. Este, portanto, sugere que a Representante Assunto VT orientada a mão em direção ao alvo percebido e não a localização física do alvo sob a percepção ilusória.

Figura 1
Figura 1. Adequada O-e Reverse-Perspectiva estímulos. (ac) A perspectiva "forçado" adequado ou. (A) Vista frontal do estímulo pintado. (B) vistas ortográficas. (C) Vista superior: a percepção verídica de uma cena côncavo com uma seta mostrando uma trajetória alcance típico para o alvo. (A, df)-O perspectiva inversa dá origem a duas percepções, mostrados nas partes (e) e (f). (A) Vista frontal do estímulo pintado. (d) vistas ortográficas. (E) Vista superior: a percepção verídica de uma cena convexo com uma seta mostrando uma trajetória alcance típico. (F) Vista superior: a percepção ilusória de uma cena côncavo - mostrada por linhas pontilhadas - com uma seta mostrando uma trajetória alcance típico. A figura de linha pontilhada mostra apenas a forma 3D ilusória percebido. A posição do objeto não é accurate; na verdade, o objeto ilusório foi deliberadamente compensar em direção ao observador, a fim de esclarecer a trajetória alcance. A curvatura de todas as trajectórias é exagerada para ilustrar as diferenças que podem resultar, dependendo da percepção. A percepção de (f) fornece um excelente teste para avaliar se a trajetória de chegar é regido pela ilusão (trajetória do (f)), ou pela superfície física (trajetória do (e)). Note-se que o bom-e-reversa das perspectivas compartilham a mesma visão frontal (a). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura 2. Estímulos de Treinamento. ( (Cd) O painel rectangular, tem a mesma orientação que a parede da direita do edifício no meio de inversão de perspectiva estímulo 3D. (A, c) desenhos esquemáticos de vistas de topo que ilustram a colocação dos painéis, com setas indicando trajectórias alcance típicos. A curvatura das trajectórias é exagerada para ilustrar a diferença. (B, d) As fotografias dos estímulos como apareceram aos participantes. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3
Figura3. Caminho Adiante Mão Análise Trajetória. (Ac) trajetórias médios plotados em branco, com intervalos de confiança (tubos coloridos) para cada ponto na trajetória para reversa perspectiva verídica (REV-VER em verde), inverter a perspectiva ilusória (REV-ILLU em azul), e adequada-perspectiva (ADEQUADO em vermelho) as condições para a, o movimento para a frente destinados alvo-dirigida. (Df) valores de lambda para comparações de pares de condições com base na percentagem de caminho completo. Usando Lambda Teste de Wilk, quando , A hipótese nula é rejeitada. é dado pela linha tracejada. Em (d) REV-VER vs REV-ILLU e (e) REV-VER vs comparações adequada, (f) REV-ILLU vs ADEQUADO comparação 0,5, , Portanto trajetórias trajeto da mão entre as condições não diferem significativamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4
Figura 4. Caminho Retração Mão Análise Trajetória. (Ac) trajetórias médios plotados em branco, com intervalos de confiança (tubos coloridos) para cada ponto na trajetória para reversa perspectiva verídica (REV-VER em verde), inverter a perspectiva ilusória (REV- ILLU em azul) e-perspectiva adequada (própria em vermelho) as condições para a retração espontânea, automática da mão. (Df) valores de lambda para comparações de pares de condições com base na percentagem de caminho completo. Usando Lambda Teste de Wilk, quando , A hipótese nula é rejeitada. é dado pela linha tracejada. Em (d) REV-VER vs REV-ILLU e (e) REV-VER vs comparações adequada, , Indicando uma diferença significativa entre as trajetórias de caminho de mão. Para o (f) REV-ILLU vs comparação adequada, , Portanto trajetórias trajeto da mão entre Conditíons não diferem significativamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5
Orientação da mão Figura 5.. (A) O vetor de aproximação unidade da mão é definida por sensores localizados no polegar, índice e posições de pulso. (B) Unidade (tracejada) vetores normais à superfície do alvo para o perspectiva adequada (em cima) e reverse-perspectiva (médio e inferior) estímulos. De acordo com a percepção ilusória (painel de fundo, linhas pontilhadas), este vetor é percebida como quase perpendicular ao vetor de unidade física (meio). (C) os vectores de abordagem Mão plotados para o bom (vermelho) Ensaios REV-VER (verde), REV-ILLU (azul), e, ( Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

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Os nossos métodos de fornecer uma plataforma para testar a validade de modelos de percepção-ação através da análise de todo o desenrolar do movimento em relação à tarefa experimental. O paradigma pode ser modificado para testar outros tipos de estímulos visuais para ampliar essa área de pesquisa. Por exemplo, outro Diis 3D podem ser testados no aparelho para ver como as interações entre processos top-down e bottom-up traduzir a vários estímulos. Os métodos também podem ser adaptados para testar populações clínicas que podem ter perturbações nos processos de percepção e ação. Além disso, o sistema de captura de movimentos utilizada em nosso estudo pode ser substituído por outros tipos de equipamentos de gravação para melhor atender a tarefa experimental. A possível generalização destes métodos para outras aplicações, portanto, tem valor significativo no avanço da pesquisa do comportamento humano.

No entanto, como em qualquer técnica, o paradigma atual tem suas limitações. Devido à remoção de haprealimentação tic e controle visual on-line, desligando as luzes e retraindo o estímulo, o presente estudo não permite a gravação simultânea de movimentos dos olhos em conjunto com a execução do movimento. Os movimentos dos olhos pode ajudar a identificar ou não os participantes usam um quadro alocêntrica ou egocêntrico de referência para aplicação de cima para baixo ou de baixo para cima estratégia 25. Porque o projeto atual não tem a capacidade de implementar esta medida adicional, é obrigado a só capturar função cinemática do corpo. Estratégias alternativas para remover feedback tátil e controle visual on-line pode ser procurado para captar medidas de movimentos oculares.

Além desse revés, o projeto experimental tem várias vantagens sobre os métodos existentes. Desde estudos anteriores focada nas ações deliberadas, meta-dados de direção e de ponto final, os pesquisadores esquecido quaisquer efeitos na não-instruído, retração automática, e no unfoldi realng do movimento desde o início para descansar. O protocolo aqui apresentado leva em conta as duas formas de movimento deliberado e automáticas para ajudar a construir uma melhor compreensão do comportamento sensório-motor em diferentes estados de percepção. Ao contrário de outras estratégias, este paradigma centra-se em ambos os efeitos espaciais e temporais para obter uma compreensão completa do circuito visuomotor. Além disso, a força do estímulo reverspective utilizado neste experimento supera outros Diis usados ​​no passado (por exemplo, ilusão oca-face), como sua configuração gera quase 90 ° diferenças na orientação de superfície percebida sob estados verídicas e ilusórias, mantendo-se perto o suficiente para o participante para ele / ela para interagir com ele. Esta diferença máxima ajuda na desambiguação de o papel dos processos de cima para baixo sobre o comportamento sensório-motor.

Uma vez que o estudo das influências de cima para baixo sobre os processos sensório-motoras é importante não apenas no sistema normativo, mas também em clinpopulações iCal, este paradigma pode vir a ser uma ferramenta útil para estudá-los. As aplicações futuras deste protocolo pode incluir a adaptação do estudo de patologias como a esquizofrenia (SZ). Sabe-se que uma determinada subpopulação de pacientes com SZ apresentam uma diminuição no funcionamento de cima para baixo e têm problemas conhecidos na organização perceptual 26-28. Assim, a compreensão de como isso se traduz para o domínio motor pode aumentar o nosso conhecimento para desenvolver melhores instrumentos de diagnóstico e terapias para o SZ.

Este protocolo foi cuidadosamente projetado para investigar o papel dos processos de cima para baixo sobre o comportamento sensório-motor, especificamente quando um participante é convidado a chegar em um alvo em um estímulo que produz múltiplas percepções. Os passos críticos dentro deste protocolo estão na seleção dos estímulos e na alta resolução de captura de movimento desde o início do movimento de volta ao estado de repouso. Além disso, as análises estatísticas poderosos ajudar a elucidar se opercepção ilusória influencia estratégias motoras. Porque este projeto experimental permite a gravação de alta resolução de comportamentos naturais motor destinado e espontâneas, a plataforma analítica desenvolvida pode ajudar a elucidar as questões existentes em modelos de percepção-ação que têm sido debatidas. Os resultados preliminares para Representante Assunto VT ilustrar este potencial.

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Disclosures

Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Os autores gostariam de agradecer aos membros do Laboratório de Vision Research eo sensório-motor Laboratório de Integração para ajudar os participantes a execução deste estudo, Polina Yanovich, Joshua Dobias, e Robert W. Isenhower ajuda na fase inicial do projeto, e Tom Graça a sua ajuda na construção do estímulo. Este trabalho foi financiado pelas seguintes fontes: o Programa de Pós-Graduação Research Fellowship NSF: Award # DGE-0937373, a NSF CyberEnabled Descoberta e Inovação Tipo I (Idea): Grant # 094158, e do Programa de Formação NIH Biotecnologia 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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Métodos para pesquisar a influência de cima para baixo processos visuais em Comportamento 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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