Waiting
Login processing...

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

Behavior

Методы Изучить влияние сверху вниз визуальных процессов на автосалоне поведения

doi: 10.3791/51422 Published: April 16, 2014

Summary

Непонятно, как сверху вниз сигналы от брюшной визуального потока влияет движение. Мы разработали парадигму для проверки поведения двигателя к цели на 3D-инверсии глубина иллюзии. Значительные различия представлены в обоих преднамеренных, целенаправленных движений и автоматических действий под иллюзорных и правдивом условиях просмотра.

Abstract

Кинестетическая осознание важно успешно ориентироваться в окружающей среде. Когда мы взаимодействуем с нашей повседневной обстановке, некоторые аспекты движения сознательно запланировано, а другие спонтанно возникать ниже сознания. Умышленное компонентом этой дихотомии широко изучалась в нескольких контекстах, в то время как спонтанное компонент остается изучить под-многом. Кроме того, как перцептивных процессов модулировать эти классы движения до сих пор неясно. В частности, обсуждается в настоящее время вопрос, является ли система visuomotor регулируется пространственной восприятием производимого визуального иллюзии или это не зависит от иллюзии и регулируется вместо по правдивом восприятием. Бистабильные перцепты такие как 3D-инверсии глубина иллюзий (ДИМИ) предоставит прекрасную контекст для изучения таких взаимодействий и баланс, особенно при использовании в сочетании с выдвижения для восприятия движений. В этом исследовании, методология разработана, который использует DII и экспезать роль процессов сверху вниз на двигательных действий, в частности, изучение того, как достигает к цели на DII страдают в обоих преднамеренных и спонтанных доменов движения.

Introduction

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

Видение-для-восприятия против Видение-для-действий

Для того чтобы успешно ориентироваться в окружающей среде, информация от зрительной системы используется для помощи в координации движения человека. Как выбирается визуальной информации и приоритеты влиять двигательным действиям, остается неясным. Два основных анатомических прогнозы возникают из первичной зрительной коры, чтобы сформировать брюшного ("что", или "видение для восприятия") путь, распространяется на височную область и спинной ("где", или "видение действий") путь , в теменной доле 1-2. Брюшной поток вовлечены в использование визуальной информации для восприятия процессов, таких как распознавания и идентификации объектов, в то время как поток спинной, как полагают, исключительно обрабатывать сигналы для действий руководства и пространственной осведомленности. Вопрос, заданный является ли или не сверху вниз процессы от брюшной потоке формы, как, в котором движения выполняются.

ЕAmous тематическое исследование пациентов DF, оценивается Goodale и Милнер в 1992 году, предоставили убедительные доказательства, и поддержку визуального двух потоков гипотезы, которая утверждает, что брюшной и спинной процессы поток отделимы для восприятия и действия 3. В теории, снизу вверх сигналы параллакса движения и бинокулярного несоответствия можно переопределить сверху вниз восприятия информация, такая как предварительного знания и знакомство с тем, чтобы точно направлять наши действия, предполагая, что планирование двигателя невосприимчив к вентральной контроля потока. DF, кто пострадал от визуальной форме агнозии, вызванной двусторонним брюшных поражениях затылочных, сохранил точную способность рукоятки, к объектам, которые она имела трудности с распознаванием, поддерживая предпосылки визуального двух потоков гипотезы 3-4. Из-за тематических исследований, как DF, предполагалось, что функционал брюшной спинной поток дихотомия также существовали в здоровых, непатологических лиц. Тем не менее, действительно ли эти данные предоставить доказательства абсолютнойлютня разделение труда для восприятия и действия в neurotypical населения была горячо обсуждается на протяжении последних двадцати лет 5-10.

Использование иллюзий отделить восприятия и действия

Чтобы проверить визуально двух потоков гипотезу в neurotypical субъектов, исследователи используют визуальные иллюзии, чтобы исследовать, как перекос восприятия суждения окружающей среды влияют на наши двигательным действиям. Ebbinghaus / Титченер Иллюзия, например, использует целевой диск, окруженный небольших дисков, которые, как представляется, больше, чем другой диск такого же размера, окруженный большим кругом; это связано с эффектом размер контрастности 11. Когда участники достигают понять целевой диск, если два-потоки гипотеза верна, то сцепление апертура стороны захвата в цель диска не повлияет иллюзии, в результате чего участник действовать от истинной геометрии целевой диск а не полагаться на неправильной восприятия размера EstimАтеш. Aglioti др.. на самом деле доклад такое поведение, рассуждения, что отдельные визуальные процессы регулируют квалифицированных действий и сознательное восприятие 11. С другой стороны, другие группы оспорили эти результаты, не находя диссоциации между восприятием и действием процессов, когда тщательно контролируя совмещение восприятия и цепких задач, предлагая интеграцию визуальной информации потока, а не разделения 12. Несмотря на несколько последующих исследований, проведенных для проверки или опровергнуть визуальные двух потоков гипотезу с помощью Illusion Ebbinghaus, существуют конкурирующие улики в поддержку обеих сторон аргумента 13.

Для дальнейшего изучения влияния визуального восприятия на процессы действий, 3D инверсии глубина иллюзии (DII) также были использованы. ДИМИ производить иллюзорное движение и воспринимается глубина разворот сцен, в которых физически вогнутые углы воспринимается как выпуклые и наоборот 14. The HollowЛицо Иллюзия пример DII, который генерирует восприятие нормальной, выпуклой поверхности хотя стимулом физически вогнутая, вовлекая роль нисходящих влияний, таких как предварительных знаний и выпуклости предвзятости выпытать иллюзорную Percept 15-16. Несмотря на усилия по характеризуют поведение двигателя в достижении целевых показателей, на Hollow Face Иллюзии, свидетельство остается двусмысленным: одно исследование сообщает влияние на выходе 17 двигателя, а другой не 18. Эти исследования опираются на сравнении восприятия оценки глубины до конечной точки расстояния расчеты руки по отношению к целям, расположенным на Hollow Face Иллюзии. Противоречивые результаты по действиям, совершенным на этом типе стимулов может быть результатом изменений в методах, используемых исследователями. Потому что то, каким образом используется вентральной и дорсальной поток информации еще до обсуждения, эта полемика искры необходимость более надежной стимула с дополнительными расширенными мерами двигателя behavioр.

Именно поэтому была разработана методика с использованием обратного перспективные стимулы, как правило, называют "reverspectives", которые образуют другой класс ДИМИ 14. Линейная перспектива сигналы, которые нарисованы на кусочно 3D плоских поверхностей производить конкуренции между физической геометрии стимула и фактическим окрашенные сцены. Управляемые данными сенсорные сигналы, такие как бинокулярного несоответствия и параллакс движения способствуют правдивом воспринимать физической геометрии, в то время как на основе опыта знакомство с точки зрения способствует глубины инверсии Percept (рис. 1). Преимущество reverspective является то, что она позволяет для размещения цели при стимула поверхности которого воспринимается пространственную ориентацию в иллюзии отличается почти на 90 градусов от ее физической ориентации (Цифры 1е и 1f). Это огромная разница значительно облегчает тестирование ли являются длинна-на-цепляния движения или не Влиянuenced иллюзией. Это понятие является ключом к исследовать или нет моторные действия, выполняемые на reverspective страдают от нисходящих влияний от брюшной потока.

Движение Занятия в Восприятие-действий Модели

Если различные стратегии двигателя работают под иллюзорных и правдивом восприятий, захватывая к цели на reverspective стимул, то он может быть легко отслеживаются, изучая кривизну подхода руки. Более того, анализ всей разворачивающейся движения от начала целенаправленного движения к спонтанному, автоматическое втягивание руки обратно в состоянии покоя может на самом деле обхода любые недостатки обнаружили в последние методов тестирования для восприятия влияния на мощность двигателя. Последние исследования подчеркивают важность изучения баланса между этими двумя классами движения, а также использование спонтанных сегментов со стороны нервной системы для интеллектуального и досрочном Controл 19-21,23-24. Недавно статистически определенный класс спонтанных автоматическая движений обеспечивает новые метрики и функции, которые оказываются такими же важными, как целенаправленные те были до сих пор, чтобы отслеживать изменения сенсорно-моторные и количественно тонкие аспекты природных поведения.

Насколько нам известно, существующие исследования по визуальной гипотезы двух потоков сосредотачивается только на целенаправленных действиях, тем самым игнорируя любые последствия для автоматических переходных движений, которые являются важными компонентами в завершении цикла visuomotor действий. Акцент, следовательно, должны быть размещены на важности автоматических движений для того, чтобы полностью захватить оба режима поведения двигателя в настоящем парадигмы уточнить вопросы, касающиеся визуальных моделей восприятия-действия. Здесь будут разработаны методы, чтобы исследовать роль сигнализации сверху вниз в визуальном брюшной потока на модуляции поведение двигателя в преднамеренном, целенаправленной области действий в связи со спонтанным, транзитадвижения Рациональная используя надежную DII обратной перспективе стимул.

Обоснование

Предполагается, что, если сверху вниз визуальные процессы влияют на сенсорно-моторную систему, полные траекторий движения по направлению к встроенной цели в 3D обратной перспективе сцене под иллюзорным восприятием будет отличаться от целевого подхода, вызываемый в правдивом восприятием (рис. 1д и 1е). Поэтому Более того, поскольку иллюзорная перцепции из reverspective стимула очень похож на что получен надлежащий ("вынуждены") перспективного стимула, достигает выполняется к встроенной цели на reverspective должен быть похож по характеристикам с течении проводимых под влиянием иллюзия на reverspective стимула (рис. 1с и 1е).

Если сверху вниз визуальные влияния не оказывают влияния на траекторию движения, то предположение, что достигает сделал ундэ иллюзорная перцепции бы обладают теми же характеристиками, что и течения, сделанных под правдивом восприятием на reverspective стимула (рис. 1д). Другими словами, оба иллюзорным и достоверные воспринимать достигает будут аналогичны по своей природе, так, что обе передние пути траектории будет действовать на реальной геометрии стимула. Как эффекты, наблюдаемые в прямом достичь перевести в автоматическом втягивания руки, неизвестно. Используя полный анализ двигателя, мы стремимся продвигать наше понимание действий и восприятия петли уточнить существующие проблемы под рукой.

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. Построение Стимул Аппарат

  1. Построить подвижной платформе по скользящей дорожке. Каждый стимул будет сделан на подвижной платформе в зависимости от типа суда призвал.
  2. Закрепите трек на стол на соответствующей высоте, что позволяет стимул платформы, чтобы быть на уровне глаз с участником быть сидя перед столом.
  3. Прикрепите выдвижной пружинный механизм для стимула платформы. Подключите вход к пружинным механизмом к печатной плате.
  4. Поместите набор огней позади сиденья участника, с видом на стимул платформу. Важно, чтобы осветить стимул платформу неравномерно, поскольку неравномерно освещение может отбрасывать тени, которые мешают иллюзорной восприятием. Подключение набор ламп к преобразователю, который связывает его к печатной плате.
  5. Прикрепите распределительной коробки к краю стола, ближайшего к где участник будет сидеть. Участники разместить свои силы на переключатель ящикт в начале каждого судебного разбирательства и активировать переключатель, как только они поднимают руку, чтобы выполнить движение досягаемости. Ссылка вход электрического щитка к печатной плате.
  6. Подключите каждый выходной контакт печатной платы на внешний вывод микроконтроллера для управления одновременной активации втягивание движущейся платформе через пружинным механизмом и отключение огней, как только окно кнопку запуска. Стимул должен отказаться и огни должны выключить после начала движения досягаемости в каждом испытании, чтобы предотвратить любые онлайн визуальные исправления и тактильную обратную связь возникновения. Переключатель коробки используется таким образом, что стимулом отвода и тьма начала выполняются только после начала движения, что делает это немедленно выдвижения задачей.
  7. Напишите программу MATLAB, который управляет микроконтроллер сигналы. Используйте код MATLAB для хранения последовательность испытаний и поручить экспериментатору, что стимулы и условия просмотра, чтобы использовать для каждого испытания.
  8. Возраст зданият учебные стимулы, обращенной перспективе стимулом, и собственно-перспектива стимул (рис. 1 и 2). Обучение стимулы состоят из двух прямоугольных панелей, представляющих изолированный правый поверхности стенки средней здания, встроенного в обратной перспективе стимула и собственно-перспективного стимула. Цель учебных стимулов будет обсуждаться в опытном порядке. Прикрепите красный диск плоских задач справа от средней линии раздражителей.

2. Участники

  1. Получить письменное информированное согласие IRB утвержден протокол в соответствии с Хельсинкской декларацией перед началом экспериментальной сессии.
  2. Проверьте участника для остроты зрения в каждом глазу, стереоскопического (с использованием Randot-Stereo Test), и глаз господства.
  3. Настройка системы захвата движения,. Используйте четырнадцать электромагнитные датчики на 240 Гц и программного обеспечения слежения за перемещением. Высокого разрешения система записи др.минимумы для углубленного анализа раскрытие движения в трех измерениях четырнадцати датчиков одновременно, что прошлые исследования не хватает.
    1. Наведите двенадцать из четырнадцати датчиков на следующих сегментов тела с использованием спортивных полос, предназначенных для оптимизации свободное движение тела: голова, туловище, правый и левый плечи, левое плечо, левое предплечье, левое запястье правой верхнего рычага, правого предплечья, правой запястья, правой рукой указательный палец, и большой палец правой руки.
    2. Положите оставшиеся два датчика на спинках стимулов непосредственно за целевое расположение для достижения точной положение цели в 3D пространстве относительно участника во время обучения и экспериментальных блоков.

3. Процедура Экспериментальная

  1. Поместите все стимулы вне поля зрения от участника в это время. Выключите все огни для ламп, используемых для освещения стимул платформу исключением. Dim любые компьютерные экраны, которые используются для запуска EXPERiment так, чтобы их огни не мешали четной освещения, проецируемого на аппарате.
  2. Перед началом любые испытания, информирует участника потока эксперимента. Сообщите им о стимула втягивания и выключение огней, как только они инициировать движение, подняв руку от распределительной коробке. Напомните им, не пытаться следовать втягивания платформу, но только захватить на то, где в последний раз видели цель была. Продемонстрируйте, как захватить на то, где они в последний раз помню цель, приближаясь его нормально воспринимается поверхности.
  3. Начните практики испытаний. Эти испытания позволяют участник привыкнуть к установке. Там нет тест стимулом на платформе - только черная доска с центром полюса выступом используется для крепления стимулы. Поручить участника для достижения на центральной полюса и довести руку, чтобы отдохнуть после завершения охвата, по его / ее собственном темпе; повторить в течение трех испытаний. Примечание: Важно не давать указания о том, как retracт руку; этот компонент должен быть автоматическим и ниже сознательного контроля.
  4. Инициировать учебные испытания. Попросите участников закрыть его / ее глаза после каждого испытания на оставшуюся часть эксперимента. В то время как глаза Участника закрыты, закрепите учебный стимул, предусмотренную в программе MATLAB к центральной полюса; порядок подготовки стимула презентации рандомизированы программой MATLAB для в общей сложности восемь испытаний, четыре для каждого стимула. Учебные стимулы помочь продемонстрировать кривизну досягаемости, когда его спросили, чтобы захватить по мишеням на физические поверхностей представителя задач, используемых в экспериментальных стимулов.
  5. Начните экспериментальные испытания. Есть три условия стимулирования для экспериментальных испытаний: (1) reverspective под иллюзорной восприятием, как показано на рисунке 1F (REV-иллюзию), (2) reverspective под правдивом восприятием, как показано на рис 1е (REV-ПР), и (3) собственно-перспектива (PRO), как показано на рис 1c. Напомним, что Кондиусловиям (1) и (2) используют тот же физический стимул reverspective.
    1. Во-первых представить reverspective стимул. Спросите участника, если он / она может стабилизировать иллюзорную воспринимать Ближнего здание "выкатились" к нему / ней. Если участник имеет проблемы стабилизирующую иллюзорную воспринимать, место де-фокусирующей линзы на недоминантной глаза ослабить бинокулярное зрение, чтобы сохранить иллюзорную воспринимать сохраняя достижения расстояние до цели 18. Если участник требует де-фокусирующей линзы, то убедитесь, что поручить ему / ей, чтобы положить их на перед каждым испытанием REV-иллюзию.
    2. После первого судебного разбирательства REV-иллюзию, программа MATLAB будет в случайном порядке испытаний. Для каждого испытания, дают следующие инструкции в зависимости от состояния стимула:
      REV-Illu: "Просмотр средний здание как выкатились к вам."
      REV-VER: "Просмотр средний здание как обрушения от вас."
      PRO: "Просмотр средний здание как выкатились к уНУ ".
      После того, как участник подтверждает стабильную воспринимать, попросите их, чтобы захватить в цель. Выполните двенадцать испытаний для каждого условия в общей сложности 36 экспериментальных испытаний.

4. Анализ данных

  1. Для анализа движения с точки зрения целенаправленного охвата и автоматических отводов, сначала разложить данные на два класса движения, обнаруживая точку, в которой скорость движения, после его возбуждения, приближается мгновенное нулевую скорость.
  2. Чтобы найти различия в кривизне рук траекторий пути для каждого условия стимула, выполните Лямбда тестовой статистики в Wilk по 3-мерном набора данных в каждый момент времени, в течение траектории. В Wilk в Лямбда Тест снижает статистики Λ тест вероятность до скалярного значения путем детерминант, чтобы помочь нам вывести или нет среднее траектория вектор REV-Illu похож на REV-VER или PRO 22.
  3. Для изучения ORIENтации от руки по направлению к цели в конце целенаправленного досягаемости, сравнить угол, образованный между вектором блок подход, порожденной большой, указательный и запястья позиций датчиков относительно орта мишени нормали к поверхности (рис. 5а и 5b).

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. Ручные Путь Траектории

Результаты показаны на представителя Тема VT. Лямбда-Тест Статистика в Wilk позволяет для сокращения наших трехмерных космических данных в значение скалярного по использованию детерминант. Лямбда статистики в Wilk использует тест отношения правдоподобия , В которой «внутри» сумма квадратов и продуктов образуют матрицу Е, а также "общее" сумму квадратов и продуктов форма матрицы (E + H). Правило гласит, что, когда , Нулевая гипотеза отвергается. В , является уровень доверия,oad/51422/51422eq5.jpg "ширина =" 15 "/> это количество переменных или размеров, и и являются степенями свободы для гипотезы и ошибок, соответственно, в которых является ряд условий и это количество испытаний. В нашем случае, и . Таким образом, получаем от справочной таблицы, найденного в Методы Rencher для многомерного Анализ 22.

Рука путь анализ траектории при помощи Wilk в Лямбда Тест выявить статистически значимой разницы между REV-Illu и условий REV-Вер в прямом, целенаправленной движения (рис. 3а), а всей прогрессии весь путь (рисунок 3d). Такое поведение также сохраняется в noninstructed отвода, как показано на графике (фиг. 4а и 4d). Как и ожидалось, сравнение между REV-VER и PRO условиях существенно отличается в обоих передних и retractory движений (фиг. 3b, 3e, 4b, и 4e). Поскольку раскрытие движения имеет решающее значение при определении различий в подходе значения лямбда Wilk в нанесены на основе процента от траектории пути рук полный (фиг. 3D-3F и против REV-Illu сравнению (рис. 3d) аналогичны тем, которые содержатся в REV-VER против PRO сравнения (рис. 3e). То же самое справедливо для втягивания стороны (рис. 4d и 4e). REV-Illu и PRO условия существенно не отличаются в любом классе движения, как для всех значений лямбда на основе процента от полной пути в обоих случаях вперед и отвода (фиг. 3с, 3f, 4C, и 4f).

2. Рука Ориентация

При рассмотрении ориентацию стороны по мере приближения к цели на каждом состоянии, ханг-подход векторы в случаях REV-Вер отличаются от тех, в REV-Illu и PRO случаях (рис. 5, в). REV-Illu и PRO условия производят аналогичные ручные позы, когда ориентируясь на воспринимаемой мишени для REV-Illu и физической мишени для надлежащих условиях. Угол, образованный между средней единичный вектор захода на REV-Illu испытаний и единичный вектор нормали к поверхности мишени производит 97,5197 ° ± 3,2228 разница (рис. 5d). Напомним, что обратного перспективе стимулом генерирует почти 90-градусный максимальные различия между иллюзорными и правдивом государств. Таким образом, это позволяет предположить, что представитель Тема VT ориентированных руку к воспринимаемой цели и не физическое местоположение цели под иллюзорной восприятием.

Рисунок 1
Рисунок 1. Правильное и Reverse-Перспектива Стимулы. (переменного тока) надлежащее или "вынуждены" перспектива. (А) Вид спереди окрашенной стимула. (Б) ортогональных видов. (С) Вид сверху: достоверные перцепции вогнутой сцене со стрелкой, иллюстрирующий типичную досягаемости траекторию цели. (А, DF) с обращенной перспективе приводит к двум восприятий, показанных на части (е) и (е). (А) Вид спереди окрашенной стимула. (г) ортогональных видов. (Е) Вид сверху: достоверные перцепции выпуклой сцене со стрелкой, иллюстрирующий типичную траекторию досягаемости. (Е) Вид сверху: иллюзорное перцепции вогнутой сцене - показано пунктиром - со стрелкой, иллюстрирующий типичную траекторию досягаемости. Пунктирная линия рисунка видно, воспринимаемую иллюзорную 3D только форму. Положение объекта не Accuraтэ; на самом деле, иллюзорно объект был намеренно смещена в сторону наблюдателя в целях уточнения траектории досягаемости. Искривление всех траекторий преувеличена, чтобы проиллюстрировать различия, которые могут привести, в зависимости от восприятием. Перцепции из (F) обеспечивает отличную тест для изучения ли достижения траектория регулируется иллюзии (траектория (F)) или физической поверхности (траектория (е)). Обратите внимание, что надлежащее и обратного перспективы одни и те же вид спереди (а). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2
Рисунок 2. Обучение Стимулы. ( (Кд) прямоугольное полотнище имеет ту же ориентацию, что и правой стенки средней здании в обратной перспективе 3D стимула. (А, в) принципиальные схемы лучших видом для иллюстрации размещение панелей, со стрелками, указывающими типичные траектории достигают. Искривление траекторий преувеличена, чтобы проиллюстрировать разницу. (Б, г) Фотографии раздражителей, как они появились для участников. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
Фигура3. Вперед рука Путь Траектория Анализ. (Переменного тока) Средние траектории построены в белом с доверительными интервалами (цветные трубки) для каждой точки в траектории для обратной перспективе правдивом (REV-Вер в зеленый цвет), реверс-перспектива иллюзорной (Rev-Illu в синем) и надлежащего-точки зрения (СОБСТВЕННОЕ в красных) условий для целенаправленного, предназначенного движения вперед. (DF) Lambda значения для парных сравнений условиях на основе процента от пути полной. Использование Wilk в Лямбда тест, когда , Нулевая гипотеза отвергается. дается пунктирной линией. В (г) REV-VER против REV-Illu и (е) REV-VER против СОБСТВЕННЫХ сравнений, (е) REV-Illu против НОРМАЛЬНОГО 0,5 сравнения, Поэтому рука путь траектории между условиями существенно не отличаются. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4. Отвода рук Путь Траектория Анализ. (Переменного тока) Средние траектории нанесены в белом с доверительными интервалами (цветные трубки) для каждой точки в траектории для обратной перспективе правдивом (REV-Вер в зеленый цвет), реверс-перспектива иллюзорна (REV- Illu синим цветом), исобственно-перспективные (Proper красным) условия для спонтанного, автоматического втягивания руки. (DF) Lambda значения для парных сравнений условиях на основе процента от пути полной. Использование Wilk в Лямбда тест, когда , Нулевая гипотеза отвергается. дается пунктирной линией. В (г) REV-VER против REV-Illu и (е) REV-VER против СОБСТВЕННЫХ сравнений, , Что указывает на существенное различие между ручной траекторий пути. Для (F) REV-Illu против НОРМАЛЬНОГО сравнения, , Поэтому рука путь траектории между кондиционионы существенно не отличаются. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 5
Рисунок 5. Рука Ориентация. (А) Блок подход вектор стороны определяется с помощью датчиков, расположенных на большой, указательный и запястья позиций. (Б) за штуку (пунктирная) векторы нормали к поверхности мишени для надлежащего-перспективного (вверху) и обратного перспектива (средней и нижней) раздражителей. Под иллюзорной восприятием (нижняя панель, пунктирные линии) этот вектор воспринимается как почти перпендикулярно к физической орта (в центре). (С) Рука подход векторы построены для REV-VER (зеленый), REV-Illu (синий), и правильное (красный) испытаний, ( Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

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

Наши методы предоставляют платформу для проверки обоснованности моделей восприятия-действия на основе анализа всей раскрытие движения по отношению к экспериментальной задачи. Парадигма может быть изменен, чтобы проверить другие виды зрительных стимулов для расширения этой области исследований. Например, другой 3D ДИМИ могут быть проверены на аппарате, чтобы увидеть, как взаимодействие между нисходящими и восходящими процессов перевести на различные раздражители. Методы также могут быть приспособлены для тестирования клинических популяций, которые могут иметь возмущения в восприятие и действие процессов. Кроме того, система захвата движения используется в нашем исследовании может быть заменен другими типами записывающим оборудованием, наиболее подходящий для экспериментальную задачу. Возможное обобщение этих методов для других приложений, поэтому держит значительную ценность в развитии поведенческих исследований человека.

Однако, как с любой техникой, текущий парадигма имеет свои ограничения. Из-за удаления HAPкрестики обратной связи и онлайн визуальный контроль, выключив свет и втягивания стимул, настоящее исследование не позволяет одновременной регистрации движений глаз в сочетании с исполнением движения. Движения глаз может помочь определить, является ли или не использовать участники в allocentric или эгоцентрическую отсчета нанять сверху-вниз или снизу вверх стратегии 25. Поскольку в настоящее время проект не имеет возможности реализации этого дополнительные меры, он ограничен только захватив кинематической функции организма. Альтернативные стратегии по устранению тактильную обратную связь и интернет-визуальный контроль может быть разыскал захватить меры движения глаз.

Кроме этой неудачи, экспериментальная конструкция имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими методами. Поскольку прошлые исследования сосредоточены на умышленные, цель-направления действий и данных конечных точек, исследователи забывают любые последствия в не-поручил, автоматического втягивания, а в фактическом unfoldiнг движения от начала, чтобы отдохнуть. Протокол, представленные здесь учитывает как преднамеренные и автоматические формы движения, чтобы помочь построить лучшее понимание поведения сенсорно-моторной под разными восприятия государств. В отличие от других стратегий, эта парадигма концентрируется на обеих пространственных и временных эффектов, чтобы получить полное представление о visuomotor цикла. Кроме того, прочность reverspective стимула, используемого в этом эксперименте козыри другие ДИМИ использовали в прошлом (например, с полым лицо иллюзии), как его конфигурация генерирует почти 90 ° различия в предполагаемой ориентации поверхности под правдивом и иллюзорных состояний, оставаясь при этом достаточно близко к участнику ибо он / она взаимодействовать с ним. Это максимальная разница помогает в неоднозначности роли процессов сверху вниз на поведение сенсорно-моторной.

Поскольку изучение сверху вниз влияний на сенсорно-моторных процессов важна не только в нормативной системы, но и в клиникахческих населения, эта парадигма может оказаться полезным инструментом, чтобы изучить их. Будущие приложения этого протокола может включать пошив исследование для патологий, таких как шизофрения (SZ). Известно, что некий субпопуляции пациентов с SZ демонстрируют снижение функционирования сверху вниз и известные проблемы в восприятия организации 26-28. Таким образом, понимание того, как это будет преобразовано в области двигателя может продвинуть наше знание, чтобы разработать более эффективные средства диагностики и терапии для SZ.

Этот протокол был тщательно разработан, чтобы исследовать роль процессов сверху вниз на поведение сенсорно-моторной, в частности, когда участник просят, чтобы достичь в цель на стимул, который производит несколько восприятий. Критические шаги в рамках этого протокола в выборе стимулов и в высоком разрешении захвата движения от начала движения назад в состоянии покоя. Кроме того, мощные статистические анализы помочь выяснить, является лииллюзорным перцепции влияет стратегии двигателя. Потому что это экспериментальная конструкция позволяет для записи с высоким разрешением природных назначению и спонтанных поведения моторных, аналитическая платформа, разработанная может помочь пролить свет на существующие проблемы в моделях восприятия-действия, которые уже давно обсуждается. По предварительным результатам за представителя Тема VT проиллюстрировать этот потенциал.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют каких конкурирующих финансовых интересов.

Acknowledgments

Авторы хотели бы выразить признательность членам Лаборатории Vision Research и сенсорно-моторной лаборатории интеграции за помощь участникам работать в этом исследовании, Полина Янович, Джошуа Dobias и Robert W. Isenhower за помощью на начальном этапе проектирования, и Том Грейс за помощь в создании стимула. Эта работа была поддержана за счет следующих источников: Высшее Исследования Программа стипендий NSF: Премия # DGE-0937373, NSF CyberEnabled открытий и инноваций Тип I (идея): Грант # 094158, и Программа NIH Биотехнология Обучение Rutgers-UMDNJ: Грант # 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).
Методы Изучить влияние сверху вниз визуальных процессов на автосалоне поведения
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